Física2ª sérieBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

Uma residência tem: geladeira P = 120 W ligada 24 h/dia; chuveiro elétrico P = 4,5 kW usado 0,5 h/dia; máquina…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT106

Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Uma residência tem: geladeira P = 120 W ligada 24 h/dia; chuveiro elétrico P = 4,5 kW usado 0,5 h/dia; máquina de lavar P = 1,20 kW usada 2 vezes/semana por 1 h. Tarifa: pico 0,90 R$/kWh (10 h/dia), fora-pico 0,40 R$/kWh. Considere mês de 30 dias. Usando E = P·t (P em kW, t em h), calcule: a) consumo mensal (kWh) e custo atual (R$); b) proponha e calcule um ajuste de horários que reduza o custo; c) avalie custo/benefício e impacto ambiental das medidas propostas.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Cálculos (usar E = P·t). Converta potências para kW: geladeira 0,12 kW; chuveiro 4,5 kW; máquina 1,20 kW. 1) Consumo mensal por aparelho: - Geladeira: E = 0,12 kW·24 h·30 = 86,4 kWh. Divide-se em pico (10 h/dia): 0,12·10·30 = 36,0 kWh (pico) e fora-pico: 86,4-36,0 = 50,4 kWh. - Chuveiro: E = 4,5 kW·0,5 h·30 = 67,5 kWh (assumido todo em pico). - Máquina: uso semanal 2×1 h = 2 h/sem ˜ 8 h/mês ? E = 1,20 kW·8 h = 9,6 kWh (assumido em pico). Total mensal = 86,4 + 67,5 + 9,6 = 163,5 kWh. 2) Custo atual: custo = E_pico·0,90 + E_fora·0,40. E_pico = 36,0 + 67,5 + 9,6 = 113,1 kWh; E_fora = 50,4 kWh. Custo = 113,1·0,90 + 50,4·0,40 = 101,79 + 20,16 = R$ 121,95. 3) Proposta de ajuste: mover uso da máquina para fora-pico. Novo E_pico = 113,1 - 9,6 = 103,5 kWh; novo E_fora = 50,4 + 9,6 = 60,0 kWh. Novo custo = 103,5·0,90 + 60,0·0,40 = 93,15 + 24,00 = R$ 117,15. Economia = R$ 121,95 - R$ 117,15 = R$ 4,80 por mês (~3,9%). 4) Avaliação custo/benefício e impacto ambiental: - Mudança de horário da máquina: custo financeiro nulo/baixo e implementação imediata; economia pequena, impacto ambiental reduzido por menor uso de energia em tarifa de pico (geração mais cara/poluidora). Recomendação: adotar esse ajuste como medida de baixo custo. - Medidas adicionais com maior impacto: reduzir tempo de banho ou substituir aquecimento resistivo por aquecimento solar térmico/boiler eficiente. Ex.: eliminar 67,5 kWh/ mês do chuveiro (substituição total) economizaria 67,5·0,90 = R$ 60,75/mês. Se investimento em aquecedor solar custar R$ 3.000, payback ˜ 3.000/60,75 ˜ 49 meses (~4,1 anos). Em regiões com alta insolação a solução é viável; em regiões com pouca insolação o benefício cai. Considerar também custo de manutenção, vida útil e disponibilidade de espaço (interdisciplinar: economia/geografia/engenharia). Conclusão: deslocar cargas flexíveis para fora-pico é medida de baixo custo imediato; substituições tecnológicas (aquecimento solar, chuveiro eficiente) exigem investimento inicial maior, mas podem proporcionar maior economia e menor emissão ao longo do tempo.

Explicação

A explicação apresenta um cálculo detalhado do consumo de energia e custos, considerando as tarifas diferenciadas de pico e fora-pico. Além disso, sugere uma mudança prática que resulta em economia financeira e menor impacto ambiental, além de avaliar a viabilidade de medidas adicionais. A análise final integra aspectos financeiros e ambientais, oferecendo uma visão abrangente das consequências das ações propostas.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Avaliar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ situacional🧩 desafio

🎯 Conceito central

consumo de energia elétrica

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

consumo de energia elétrica · cálculo de potência elétrica

📚 Reveja

Revisar a fórmula de consumo de energia e tarifas de eletricidade.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a unidade de medida de potência (W e kW) e não converter corretamente, resultando em um cálculo incorreto do consumo.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cotidiano

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