Em um teste feito no Brasil, um aquecedor solar recebeu 8.000 J de energia do Sol e consumiu mais 1.000 J de…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um teste feito no Brasil, um aquecedor solar recebeu 8.000 J de energia do Sol e consumiu mais 1.000 J de energia elétrica. Ao final, forneceu 5.000 J de calor útil para aquecer água. Para este cálculo, considera-se eficiência a razão entre o calor útil fornecido e a soma das energias recebidas. Com base nos dados, qual é a eficiência do aquecedor e o que se pode concluir sobre sua relação com a sustentabilidade?
- A) Eficiência de 180%; parte da energia recebida vira calor útil, e o uso de energia solar pode favorecer a sustentabilidade.
- B) Eficiência de 71,4%; parte da energia recebida vira calor útil, e o uso de energia solar pode favorecer a sustentabilidade.
- C) Eficiência de 20%; parte da energia recebida vira calor útil, e o uso de energia solar pode favorecer a sustentabilidade.
- D) Eficiência de 55,6%; parte da energia recebida vira calor útil, e o uso de energia solar pode favorecer a sustentabilidade.
- E) Eficiência de 62,5%; parte da energia recebida vira calor útil, e o uso de energia solar pode favorecer a sustentabilidade.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- A eficiência é a razão entre o calor útil fornecido e a soma das energias recebidas. Como o aquecedor recebeu 8.000 J do Sol e consumiu mais 1.000 J de energia elétrica, a soma das energias recebidas é 8.000 + 1.000 = 9.000 J. Passo 2: O calor útil fornecido foi de 5.000 J. Passo 3: Calcula-se a eficiência como 5.000 / 9.000 = 0,5555... , ou seja, cerca de 55,6%. Passo 4: Sobre a sustentabilidade, o enunciado mostra que parte da energia recebida se torna calor útil, e a energia solar é uma fonte renovável, o que pode favorecer a sustentabilidade. Passo 5: A alternativa A está errada porque inverte a razão (9.000 / 5.000 = 180%), o que daria uma eficiência maior que 100%, impossível para esse cálculo. Passo 6: A alternativa B está errada porque subtrai a energia elétrica em vez de somá-la (5.000 / 7.000 = 71,4%). Passo 7: A alternativa C está errada porque usa a energia elétrica (1.000 J) no numerador, em vez do calor útil (1.000 / 5.000 = 20%). Passo 8: A alternativa E está errada porque ignora a energia elétrica consumida e divide apenas pela energia solar (5.000 / 8.000 = 62,5%). Passo 9: Portanto, o gabarito oficial D está correto, pois a eficiência é de 55,6% e a conclusão sobre a sustentabilidade é coerente com os dados.
💡 Dica: Some as energias recebidas e divida o calor útil por esse total.
Alternativa por alternativa
Inverteu a razão, dividindo a soma das energias recebidas pelo calor útil (9.000 / 5.000). Assim, obteve um valor acima de 100%, sem perceber que a eficiência deve ser sempre menor ou igual a 100%.
Interpretou a palavra 'mais' como se a energia elétrica fosse descontada da energia solar, calculando 8.000 - 1.000 = 7.000 J no denominador.
Confundiu a eficiência com a razão entre a energia elétrica consumida e o calor útil, usando 1.000 / 5.000. Não compreendeu qual grandeza deve ser o numerador.
A energia total recebida é 8.000 J + 1.000 J = 9.000 J. A eficiência é a razão entre o calor útil fornecido e essa energia total: 5.000/9.000 × 100 ≈ 55,6%. O uso de energia solar pode contribuir para a sustentabilidade, mas a eficiência, isoladamente, não permite avaliar todos os impactos ambientais do sistema.
Considerou apenas a energia solar recebida (8.000 J) no denominador e ignorou a energia elétrica consumida, que o enunciado diz explicitamente que deve ser somada.
Por que engana: O aluno pode dividir o calor útil por apenas uma das fontes de energia, ou usar a energia útil no denominador, em vez de somar as duas energias recebidas.
Raio-X da questão
Eficiência energética de aquecedor
avaliacao
Razão entre grandezas físicas · Conversão de razão para porcentagem
Revise o cálculo da eficiência como a razão entre a energia útil e a energia total recebida.
O aluno pode dividir o calor útil por apenas uma das fontes de energia, ou usar a energia útil no denominador, em vez de somar as duas energias recebidas.
educacao_ambiental
tomada_decisao
cientifico
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