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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 128 do ENEM 2021

2º dia · Ciências da Natureza · H23 · Física: Consumo de energia elétrica e instalações residenciais

Carros elétricos estão cada vez mais baratos, no entanto, os órgãos governamentais e a indústria se preocupam com o tempo de recarga das baterias, que é muito mais lento quando comparado ao tempo gasto para encher o tanque de combustível. Portanto, os usuários de transporte individual precisam se conscientizar dos ganhos ambientais dessa mudança e planejar com antecedência seus percursos, pensando em pausas necessárias para recargas.

Após realizar um percurso de 110\text{ km}, um motorista pretende recarregar as baterias de seu carro elétrico, que tem um desempenho médio de 5{,}0\text{ km/kWh}, usando um carregador ideal que opera a uma tensão de 220\text{ V} e é percorrido por uma corrente de 20\text{ A}.

Quantas horas são necessárias para recarregar a energia utilizada nesse percurso?

  1. A
    0,005
  2. B
    0,125
  3. C
    2,5
  4. D
    5,0
  5. E
    8,0
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Resolução comentada

O que a questão pede é o tempo para repor a energia gasta no percurso, então precisamos de duas coisas: a energia consumida e a potência do carregador.

1. Energia gasta no percurso. O desempenho é de 5{,}0\ \text{km/kWh}, ou seja, cada kWh permite rodar 5 km. Para 110\ \text{km}:

E = \frac{110\ \text{km}}{5{,}0\ \text{km/kWh}} = 22\ \text{kWh}

2. Potência do carregador. Em um circuito, P = U\cdot i:

P = 220\ \text{V}\times 20\ \text{A} = 4400\ \text{W} = 4{,}4\ \text{kW}

3. Tempo de recarga. Potência é energia por tempo, então \Delta t = E/P:

\Delta t = \frac{22\ \text{kWh}}{4{,}4\ \text{kW}} = 5{,}0\ \text{h}

Como o carregador é ideal, não há perdas a considerar: toda a energia fornecida vai para a bateria.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AValor sem sentido físico, provavelmente de erro de potência de dez ao converter W em kW ou de dividir grandezas na ordem errada.
  • BInverte a divisão da energia pela potência (4,4/22 ≈ 0,2) ou erra a conversão de unidades, ficando muito abaixo do correto.
  • CMetade do valor correto; resulta de erro no cálculo da energia ou da potência, como usar 2,5 km/kWh ou 8,8 kW.
  • EErro de conta ao dividir energia por potência (ex.: 22/2,75 ou 35,2/4,4), sem correspondência com os dados.

Assuntos: Consumo de energia elétrica e instalações residenciais, Potência elétrica e efeito Joule.

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