Um gerador elétrico produz P_e = 12,0 kW. O rendimento global do processo combustível?energia elétrica é ? =…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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
Um gerador elétrico produz P_e = 12,0 kW. O rendimento global do processo combustível?energia elétrica é ? = 28%. O combustível tem LHV = 44,0×106 J/kg. Qual a massa de combustível consumida por hora? (use 1 h = 3600 s).
- A) A massa de combustível é 2,5 kg/h.
- B) A massa de combustível é 15,0 kg/h.
- C) A massa de combustível é 4,00 kg/h.
- D) Massa por hora = 3,51 kg/h (cálculo: P_th = P_e/? = 12000/0,28 = 4,2857×104 W; m? = P_th/LHV = 9,740×10?4 kg/s; massa/h = m?·3600 = 3,506 kg ˜ 3,51 kg).
- E) A massa de combustível é 1,40 kg/h.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Potência elétrica P_e = 12,0 kW = 12000 W, rendimento global η = 0,28 (28%) e poder calorífico LHV = 44,0 x 10^6 J/kg. Queremos a massa de combustível por hora.
- Calcule a potência térmica que o combustível deve fornecer. Como η = P_e / P_th, temos P_th = P_e / η = 12000 / 0,28 = 42857 W, ou seja, aproximadamente 4,2857 x 10^4 W.
- Calcule a vazão mássica de combustível. Como P_th = m_ponto x LHV, temos m_ponto = P_th / LHV = 42857 / 44,0 x 10^6 = 9,740 x 10^-4 kg/s.
- Converta para kg/h. Multiplicando por 3600 s, temos m = 9,740 x 10^-4 x 3600 = 3,506 kg/h, que arredondado é 3,51 kg/h.
- Compare com o gabarito. Minha resposta coincide com a alternativa D, que é o gabarito oficial. Por que as outras estão erradas: A (2,5 kg/h) não corresponde ao cálculo com o rendimento; B (15,0 kg/h) é muito maior que o valor obtido; C (4,00 kg/h) é próximo, mas não é o resultado do cálculo correto; E (1,40 kg/h) ignora ou distorce o efeito do rendimento de 28%.
💡 Dica: Calcule a energia total necessária e divida pelo LHV.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente não aplicou corretamente a relação entre rendimento, potência térmica e poder calorífico, obtendo um valor que não resulta da sequência de cálculo.
O aluno pode ter errado a ordem das operações ou as unidades (por exemplo, multiplicando e dividindo por fatores errados), chegando a um valor muito superior ao esperado.
O aluno provavelmente fez um arredondamento excessivo ou uma aproximação indevida em uma das etapas, o que deslocou o resultado final de 3,51 para 4,00 kg/h.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre potência e rendimento, calculando a massa de combustível de forma incorreta ao não considerar o rendimento corretamente.
Determina-se a potência térmica requerida P_th = P_e/?; depois m? = P_th/LHV e multiplica-se por 3600 s para obter kg/h.
O aluno pode ter usado o rendimento de forma incorreta, por exemplo dividindo por um fator próximo de 0,7 em vez de 0,28, o que resulta em uma massa menor que a correta.
Raio-X da questão
rendimento e consumo de combustível
avaliacao
rendimento de processos energéticos · cálculo de massa a partir de energia
Revisar os conceitos de rendimento e cálculo de energia em sistemas térmicos.
O aluno pode confundir a relação entre potência e rendimento, calculando a massa de combustível de forma incorreta ao não considerar o rendimento corretamente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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