Disserte: partículas poliméricas esféricas com raio r = 1,0×10?6 m e densidade ? = 1,2×10³ kg/m³ adquirem…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar os benefícios e os riscos à saúde e ao ambiente, considerando a composição, a toxicidade e a reatividade de diferentes materiais e produtos, como também o nível de exposição a eles, posicionando-se criticamente e propondo soluções individuais e/ou coletivas para seus usos e descartes responsáveis.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Disserte: partículas poliméricas esféricas com raio r = 1,0×10?6 m e densidade ? = 1,2×10³ kg/m³ adquirem carga q (sinal negativo) e entram em um precipitador eletrostático formado por placas paralelas separadas por d = 0,05 m com V = 5,0×10³ V, comprimento L = 0,50 m. A velocidade de fluxo paralelo às placas é vx = 0,50 m/s. Calcule o mínimo de carga |q|min necessário para que uma partícula seja coletada antes de sair (considere que entra no meio do gap, ou seja, distância até placa = d/2). Apresente cálculos e proponha medidas para reduzir emissões e riscos à saúde/ambiente.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Massa: m = ?·(4/3)pr³ = 1,2×10³·(4/3)p(1,0×10?6)³ = 5,03×10?15 kg. Campo: E = V/d = 5,0×10³/0,05 = 1,0×105 N/C. Tempo de trânsito: t = L/vx = 0,50/0,50 = 1,0 s. Deslocamento necessário s = d/2 = 0,025 m. Com aceleração lateral a = |q|E/m, deslocamento s = 0,5a t² ? |q|min = 2 m s /(E t²) = 2·5,03×10?15·0,025/(1,0×105·1²) ˜ 2,5×10?21 C. Conclusão: cargas triboelétricas típicas (˜10?¹6–10?¹³ C) são muito maiores que |q|min, logo partícula será coletada com folga. Medidas: neutralização de cargas por ionizadores, controle de umidade para reduzir geração de cargas por atrito, aterramento de equipamentos, manutenção de precipitador e filtros como barreira secundária, monitoramento da concentração de partículas (saúde ocupacional) e gestão adequada do resíduo coletado para evitar reintrodução ambiental.
Explicação
A solução apresenta cálculos claros e precisos para determinar a carga mínima necessária para que a partícula seja coletada no precipitador eletrostático, considerando as variáveis relevantes como massa, campo elétrico e tempo de trânsito. Além disso, as medidas propostas para reduzir emissões e riscos à saúde/ambiente são práticas e eficazes, abordando a neutralização de cargas e a gestão de resíduos. Essa abordagem integrada demonstra um entendimento abrangente do funcionamento do sistema e das implicações ambientais.
Raio-X da questão
carga elétrica em precipitador
avaliacao
carga elétrica · forças eletrostáticas
Revisar conceitos de força elétrica e movimento de partículas em campos elétricos.
O aluno pode confundir a relação entre a carga e a força eletrostática, não considerando a influência da velocidade do fluxo de ar no cálculo da carga mínima necessária.
saude
pensamento_critico
cientifico
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