Questão 50 (2º semestre) da UFG 2012

Question

Os fogões residenciais a gás com acendimento automático são alimentados por uma ddp de 220\ \text{V}. Neles, um circuito elétrico produz uma tensão de 17\ \text{kV} no faiscador. Com o gás aberto, a chama acende porque a ddp de

A
17\ \text{kV} gera uma corrente elétrica na superfície do material, que aquece a boca do fogão e a mistura gás-nitrogênio.
B
220\ \text{V} supera o campo de ruptura do ar e gera uma centelha que fornece calor para a mistura gás-oxigênio.
C
17\ \text{kV} gera uma corrente elétrica na superfície do material; essa aquece a boca do fogão que, por sua vez, aquece a mistura gás-oxigênio.
D
17\ \text{kV} supera o campo de ruptura do ar e gera uma centelha que fornece calor para a mistura gás-oxigênio.
E
220\ \text{V} gera uma corrente elétrica no ar condutor, que aquece a mistura gás-nitrogênio.

Answer 1

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Questão 50 (2º semestre) da UFG 2012

2º semestre · Física: Campo elétrico

Os fogões residenciais a gás com acendimento automático são alimentados por uma ddp de 220\ \text{V}. Neles, um circuito elétrico produz uma tensão de 17\ \text{kV} no faiscador. Com o gás aberto, a chama acende porque a ddp de

A
17\ \text{kV} gera uma corrente elétrica na superfície do material, que aquece a boca do fogão e a mistura gás-nitrogênio.
B
220\ \text{V} supera o campo de ruptura do ar e gera uma centelha que fornece calor para a mistura gás-oxigênio.
C
17\ \text{kV} gera uma corrente elétrica na superfície do material; essa aquece a boca do fogão que, por sua vez, aquece a mistura gás-oxigênio.
D
17\ \text{kV} supera o campo de ruptura do ar e gera uma centelha que fornece calor para a mistura gás-oxigênio.
E
220\ \text{V} gera uma corrente elétrica no ar condutor, que aquece a mistura gás-nitrogênio.

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Resolução comentada

O fogão é ligado a 220\ \text{V}, mas o circuito interno eleva essa tensão a 17\ \text{kV} e aplica o valor ao faiscador. É essa tensão alta que importa para a ignição.

O ar é um bom isolante. Ele só deixa de isolar quando o campo elétrico entre dois terminais fica maior que o campo de ruptura dielétrica do ar, cerca de 3\times10^6\ \text{V/m}. Acima desse valor, o ar fica ionizado e conduz corrente por um instante, o que produz a centelha, como um pequeno raio.

Veja a ordem de grandeza. Com 220\ \text{V}, o campo só alcançaria esse valor se os terminais estivessem a cerca de 0{,}07\ \text{mm} um do outro:

d=\frac{220}{3\times10^6}\approx 7\times10^{-5}\ \text{m}

Com 17\ \text{kV}, a distância pode ser de alguns milímetros:

d=\frac{17\,000}{3\times10^6}\approx 5{,}7\ \text{mm}

Portanto, a centelha só se forma com os 17\ \text{kV}. Ela libera energia na forma de calor e aquece a mistura de gás com o oxigênio do ar, que é o comburinte. Quando a temperatura chega à de ignição, a chama acende.

O nitrogênio não participa da combustão, e a corrente não passa pela superfície do material nem aquece a boca do fogão, o que elimina as demais alternativas.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

Adiz que a corrente passa pela superfície do material e aquece a mistura gás-nitrogênio, mas o nitrogênio não queima e o que age é a centelha no ar.
Batribui a centelha aos 220\ \text{V}, tensão insuficiente para romper o ar; só os 17\ \text{kV} conseguem.
Cpropõe corrente na superfície que aquece a boca do fogão, mecanismo inexistente; a ignição vem da centelha no ar.
Eusa os 220\ \text{V}, que não geram corrente no ar, e cita o nitrogênio, que não participa da combustão.

Assunto: Campo elétrico.

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Questão 50 no caderno 1ª etapa da UFG 2012

Fonte: UFG 2012 · 2º semestre · 1ª etapa. Prova oficial ↗