Por um chuveiro elétrico circula uma corrente de 20 A quando ele é ligado a uma tensão de 220 V .Determine : a) Potência elétrica recebida pelo chuveiro ; b) a energia elétrica consumida pelo chuveiro em 15 minutos de funcionamento em khW ; c) a elevação da temperatura da água ao passar pelo chuveiro com vazão igual a 50 gramas por segundo , supondo que ela absorva toda energia dissipada . Use : calor específico da água : 4 J /goC .
Respostas
A questão trabalha a eletrodinâmica num chuveiro elétrico, mas também utiliza conceitos da calorimetria, então vamos usar as fórmulas:
P = V . i
Para cálculo da potência e
Q = m . c . ∆t
Para o cálculo da variação de temperatura da água.
Sendo que
- P = potência, em W;
- V = voltagem / tensão, em volts;
- i = intensidade da corrente, em Àmperes;
- Q = quantidade de calor, em Joules;
- m = massa, em gramas;
- c = calor específico, em J / g . °C
- ∆t = variação de temperatura, ou seja, final - inicial;
Agora, vamos responder às perguntas.
- Explicação:
a. P = V . i
P = 220 . 20
P = 4400 W
b. kWh é a unidade utilizada para calcular gasto elétrico a partir da potência de um objeto. Ela mede a quantidade de potência em quilowatts utilizada a cada hora.
Sabemos que esse chuveiro consome 4400 Watts a cada hora de uso, graças ao cálculo da última alternativa. Agora, vamos fazer uma regra de três simples para achar o gasto em 15 minutos:
60 minutos ------ 4400 W
15 minutos ------ x
multiplique cruzado:
60x = 4400 . 15
isole x:
x = 4400 . 15 / 60
x = 1100 Watts
Sabemos que o consumo em 15 minutos equivale a 1100Wh. Passando para a unidade de quilowatts, temos que dividir esse valor por 1000:
1100 / 1000 = 1,1 kWh.
c. Vamos usar o tempo de 15 minutos para calcular essa questão.
Sabemos que toda energia em joules foi utilizada. A unidade de Watts nos diz que a cada segundo, um Joule é consumido - ou seja,
W = J / s. Então, o gasto de energia foi de:
1 segundo ------ 4400 J
15 . 60 segundos ------ x
multiplique cruzado:
x = 15 . 60 . 4400
x = 3.960.000 Joules
Já temos a energia, agora vamos achar a massa. A vazão é de 50 gramas de água por segundo, então:
50 g ---- 1 segundo
x ---- 15 . 60
x = 15 . 60 . 50
x = 45.000 gramas
Agora, substitua os valores na fórmula de calor sensível:
Q = m . c . ∆t
3.960.000 = 45.000 . 4 . ∆t
isole ∆t:
∆t = 3.960.000 / 45.000 . 4
∆t = 22°C
A variação de temperatura foi de 22 graus Celsius.
Espero ter ajudado!