Um aquecedor queima propano com taxa de massa ? = 1,00×10^-2 kg/s. O poder calorífico inferior é LHV =…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um aquecedor queima propano com taxa de massa ? = 1,00×10^-2 kg/s. O poder calorífico inferior é LHV = 5,00×10^7 J/kg e o rendimento do queimador é ? = 30%. Calcule a potência térmica útil entregue ao ambiente (em W). Use P = ?·LHV·?.
- A) P = 3,00×10^5 W
- B) P = 1,00×10^5 W
- C) P = 1,50×10^5 W (150 kW).
- D) P = 2,00×10^5 W
- E) P = 5,00×10^5 W
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A taxa de massa de propano é 1,00×10^-2 kg/s, o poder calorífico inferior é 5,00×10^7 J/kg e o rendimento do queimador é 30%, ou seja, 0,30. Os símbolos de taxa e rendimento aparecem corrompidos no enunciado, mas os valores e a fórmula P = taxa de massa × LHV × rendimento estão explícitos, então a questão é resolvível. Passo 2: Converta o rendimento para fração decimal. 30% equivale a 0,30. Passo 3: Calcule a potência química liberada pela queima, multiplicando a taxa de massa pelo LHV: 1,00×10^-2 × 5,00×10^7 = 5,00×10^5 W. Esse valor é a potência total de entrada, mas nem toda ela chega ao ambiente. Passo 4: Aplique o rendimento para obter a potência útil: P = 5,00×10^5 × 0,30 = 1,50×10^5 W, ou seja, 150 kW. Passo 5: Compare com as alternativas. A alternativa C (1,50×10^5 W) coincide com o resultado obtido, e o gabarito oficial também indica C. Por que as outras estão erradas: A usaria rendimento de 60%, B usaria 20%, D trataria 30% como perda e não como fração aproveitada, e E ignoraria o rendimento e daria a potência química total.
💡 Dica: Aplique a fórmula P = ?·LHV·? com os valores fornecidos.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente dobrou o rendimento de 30% para 60% ou aplicou o fator 0,6 na multiplicação, gerando 3,00×10^5 W.
Por que engana: O aluno pode confundir a aplicação da fórmula, utilizando o rendimento de forma incorreta, resultando em um valor de potência térmica errada.
O aluno provavelmente usou um fator de 0,2 no lugar de 0,30, ou errou a multiplicação do rendimento, chegando a 1,00×10^5 W.
P = ?·LHV·? = (1,00×10^-2 kg/s)(5,00×10^7 J/kg)(0,30) = 1,50×10^5 W.
O aluno provavelmente tratou os 30% como perda e subtraiu 3,00×10^5 W de 5,00×10^5 W, quando 30% é justamente a fração aproveitada, obtendo 2,00×10^5 W.
O aluno provavelmente calculou apenas a potência química total (5,00×10^5 W) e esqueceu de aplicar o rendimento, supondo que toda a energia da queima chega ao ambiente.
Raio-X da questão
potência térmica útil
avaliacao
cálculo de potência térmica · rendimento de sistemas térmicos
Revisar a fórmula de cálculo de potência térmica e rendimento de queimadores.
O aluno pode confundir a aplicação da fórmula, utilizando o rendimento de forma incorreta, resultando em um valor de potência térmica errada.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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