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Uma lâmpada LED tem potência P = 10,0 W e funciona t = 5,0 h por dia durante 30 dias. A fração da potência…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Uma lâmpada LED tem potência P = 10,0 W e funciona t = 5,0 h por dia durante 30 dias. A fração da potência convertida em luz (eficiência luminosa) é ?_light = 0,25. Calcule: (a) a energia elétrica consumida no mês; (b) a energia convertida em calor no mesmo período. Use E = P·t (P em W, t em s, E em J) e 1 kWh = 3,6×10^6 J.

A) Energia consumida = 1,50 kWh = 5,40×10^6 J. Energia convertida em calor = 1,125 kWh = 4,05×10^6 J.
B) A energia elétrica consumida no mês é 0,75 kWh.
C) A energia convertida em calor é 2,25 kWh.
D) A energia elétrica consumida no mês é 3,00 kWh.
E) A energia convertida em calor é 1,50 kWh.

✅ Resposta correta: alternativa A

Resolução passo a passo

Calcule o tempo total de funcionamento no mês. São 5,0 h por dia durante 30 dias, ou seja, t = 5,0 × 30 = 150 h.
Calcule a energia elétrica consumida no mês com E = P·t. Como P = 10,0 W e t = 150 h, E = 10,0 × 150 = 1500 Wh = 1,5 kWh. Em joules, E = 1,5 × 3,6×10^6 = 5,4×10^6 J.
Calcule a energia convertida em calor. A eficiência luminosa é 0,25, então apenas 25% da energia vira luz. Os 75% restantes são convertidos em calor: Q = 0,75 × 1,5 kWh = 1,125 kWh. Em joules, Q = 1,125 × 3,6×10^6 = 4,05×10^6 J.
Comparação com o gabarito. Os valores obtidos (1,50 kWh = 5,40×10^6 J e 1,125 kWh = 4,05×10^6 J) coincidem exatamente com a alternativa A, que é o gabarito oficial.
Por que as outras estão erradas. B usa apenas 75 h de funcionamento, como se fosse metade do tempo. C soma a energia de calor à energia total, o que não faz sentido físico. D dobra o tempo de uso, como se fossem 10 h por dia. E considera que todo o consumo vira calor, ignorando a eficiência luminosa de 0,25.

💡 Dica: Calcule a energia elétrica e a energia convertida em calor separadamente.

Alternativa por alternativa

A Correta

t_total = 5,0 h·30 = 150 h = 150·3600 s = 5,40×10^5 s. E_total = P·t = 10,0 W·5,40×10^5 s = 5,40×10^6 J = 1,50 kWh. Energia térmica = (1-?_light)·E_total = 0,75·5,40×10^6 J = 4,05×10^6 J = 1,125 kWh.

B Erradaerro: Procedimentala que mais engana

O aluno calculou o tempo como 2,5 h por dia ou usou 75 h no mês, esquecendo que são 5,0 h por dia durante 30 dias, o que daria 150 h.

Por que engana: O aluno pode confundir a energia total consumida com a energia convertida em calor, não considerando a eficiência luminosa.

C Erradaerro: Conceitual

O aluno somou a energia de calor à energia elétrica total, achando que o calor seria uma parcela adicional ao consumo, quando na verdade ele faz parte do consumo de 1,5 kWh.

D Erradaerro: Interpretação

O aluno leu o tempo diário como 10 h em vez de 5,0 h, ou trocou a interpretação do enunciado, dobrando o tempo de funcionamento para 300 h.

E Erradaerro: Conceitual

O aluno considerou que toda a energia consumida vira calor, ignorando a informação de que 25% é convertida em luz e, portanto, não é calor.

Raio-X da questão

Dificuldade Fácil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

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

🎯 Conceito central

energia elétrica e calor

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

energia elétrica e calor · potência e tempo

📚 Reveja

Revisar a fórmula de energia elétrica e eficiência luminosa.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a energia total consumida com a energia convertida em calor, não considerando a eficiência luminosa.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cotidiano

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