Descreva um procedimento experimental, com equações e medidas necessárias, para determinar a eficiência…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Construir questões, elaborar hipóteses, previsões e estimativas, empregar instrumentos de medição e representar e interpretar modelos explicativos, dados e/ou resultados experimentais para construir, avaliar e justificar conclusões no enfrentamento de situações-problema sob uma perspectiva científica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Descreva um procedimento experimental, com equações e medidas necessárias, para determinar a eficiência energética de um forno elétrico de resistência P = 2000 W. Inclua um cálculo exemplo com dados medidos e estimativa de incerteza.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Procedimento: medir a energia elétrica fornecida E_in = ?V·I dt (ou E_in ˜ P·t se P constante). Medir energia útil absorvida por um corpo-calorímetro: E_useful = m·c·?T. Exemplo: m=1,5 kg, c=450 J/(kg·K), T_i=20°C, T_f=150°C ? ?T=130 K ? E_useful=1,5·450·130=8,775×10^4 J. Se o forno funcionou t=20 min =1200 s com P=2000 W ? E_in=P·t=2,0×10^3·1200=2,40×10^6 J. Eficiência ? = E_useful / E_in = 8,775×10^4 / 2,40×10^6 ˜ 0,0366 ˜ 3,7%. Incerteza: propagar erros relativos: (??/?) ˜ sqrt((?E_useful/E_useful)^2+(?E_in/E_in)^2). Ex.: assumir ?m=0,01 kg (0,67%), ?T=1 °C (0,77%) ? ?E_useful/E_useful ˜ sqrt(0,0067^2+0,0077^2)˜0,010; medidor de potência 5% ? ?E_in/E_in˜0,05 ? (??/?)˜sqrt(0,01^2+0,05^2)˜0,051 ? ??˜0,037·0,051˜0,0019 (0,19 p.p.). Observações: medir V e I continuamente reduz erro; usar calorímetro isolado minimiza perdas; reportar unidades SI e incertezas.
Explicação
O procedimento experimental descrito permite calcular a eficiência energética do forno elétrico ao comparar a energia elétrica consumida com a energia útil absorvida pelo corpo-calorímetro. As equações utilizadas são fundamentais para quantificar essas energias, e o exemplo prático ilustra claramente como aplicar os conceitos teóricos. A inclusão da estimativa de incerteza é essencial para avaliar a precisão dos resultados obtidos, garantindo maior confiabilidade nas medições.
Raio-X da questão
eficiência energética
avaliacao
eficiência energética · cálculo de potência elétrica
Revisar conceitos de eficiência e incerteza em medições.
O aluno pode descrever um procedimento sem incluir as equações necessárias ou não considerar a incerteza nas medições.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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