FisicaNet - Prof. Alberto Ricardo Prass
QUESTÕES RESOLVIDAS
QUESTÕES RESOLVIDAS
Código: ENEM-2022-116

O manual de uma ducha elétrica informa que seus três níveis de aquecimento (morno, quente e superquente) apresentam as seguintes variações de temperatura da água em função de sua vazão:

Vazão $\left(\dfrac{\text{L}}{\text{min}}\right)$$\Delta T\ (^\circ\text{C})$
MornoQuenteSuperquente
$3$$10$$20$$30$
$6$$5$$10$$15$

Utiliza-se um disjuntor para proteger o circuito dessa ducha contra sobrecargas elétricas em qualquer nível de aquecimento. Por padrão, o disjuntor é especificado pela corrente nominal igual ao múltiplo de $5\text{ A}$ imediatamente superior à corrente máxima do circuito. Considere que a ducha deve ser ligada em $220\text{ V}$ e que toda a energia é dissipada através da resistência do chuveiro e convertida em energia térmica transferida para a água, que apresenta calor específico de $4{,}2\ \dfrac{\text{J}}{\text{g }^\circ\text{C}}$ e densidade de $1\ 000\ \dfrac{\text{g}}{\text{L}}$.

O disjuntor adequado para a proteção dessa ducha é especificado por:

Alternativas
A) $60\text{ A}$
B) $30\text{ A}$ Correta
C) $20\text{ A}$
D) $10\text{ A}$
E) $5\text{ A}$
Resolução Comentada

1. A corrente elétrica máxima do circuito é exigida na potência máxima, correspondente à opção superquente com vazão de $3\text{ L/min}$ e $\Delta T = 30^\circ\text{C}$.

2. Calculando a vazão em g/s: $Z = 3\text{ L/min} = \frac{3000\text{ g}}{60\text{ s}} = 50\text{ g/s}$.

3. Potência térmica necessária: $P = Z \cdot c \cdot \Delta T = 50 \cdot 4{,}2 \cdot 30 = 6\ 300\text{ W}$.

4. Corrente nominal correspondente em $220\text{ V}$: $I = \frac{P}{U} = \frac{6300}{220} \approx 28{,}636\text{ A}$.

O múltiplo de $5\text{ A}$ imediatamente superior a $28{,}64\text{ A}$ é $30\text{ A}$ (Alternativa B).