Analise as transformações e conservações de energia em uma pequena usina hidrelétrica: água com vazão Q = 5,00…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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
Analise as transformações e conservações de energia em uma pequena usina hidrelétrica: água com vazão Q = 5,00 m³/s cai de h = 20,0 m; densidade da água ? = 1000 kg/m³; g = 10 m/s²; eficiência global ? = 0,70. Calcule a potência elétrica gerada e discuta fontes de perda e aspectos de sustentabilidade (impactos ambientais e mitigação).
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculo: fluxo de massa ? = ?·Q = 1000·5,00 = 5000 kg/s. Potência potencial hidráulica P_h = ?·g·h = 5000·10·20 = 1 000 000 W (1,0 MW). Potência elétrica P_e = ?·P_h = 0,70·1 000 000 = 700 000 W (700 kW). Discussão: perdas ocorrem por queda de carga (turbina e condutos), atrito, turbulência, eficiência mecânica e perdas elétricas; parte da energia fica em forma de calor e energia cinética residual da água. Sustentabilidade: benefícios—geração limpa, redução de emissões; impactos—alteração de habitats, sedimentos, migração de peixes, uso do solo. Mitigações incluem passagem de peixes, controle de sedimentos, operação que respeite vazões ecológicas e planejamento com avaliação ambiental para reduzir efeitos sociais e ecológicos, maximizando conservação de energia útil e minimizando perdas.
Explicação
A resposta apresenta um cálculo claro da potência elétrica gerada, utilizando as fórmulas adequadas para a conversão de energia potencial em energia elétrica, considerando a eficiência do sistema. Além disso, discute de forma abrangente as fontes de perda de energia e os impactos ambientais da usina hidrelétrica, abordando a importância da sustentabilidade e as possíveis soluções para mitigar os efeitos negativos. Essa abordagem integrada demonstra uma compreensão profunda do funcionamento e das implicações de uma usina hidrelétrica.
Raio-X da questão
transformações de energia
avaliacao
transformações de energia · potência e trabalho
Revisar a conversão de energia potencial em energia elétrica e impactos ambientais de usinas.
O aluno pode confundir a eficiência da usina com a potência gerada, não considerando as perdas de energia no processo.
educacao_ambiental
pensamento_critico
cientifico
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