Uma geladeira retira Qc = 1,50×10^3 J de calor do interior por ciclo e consome trabalho W = 350 J por ciclo…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Uma geladeira retira Qc = 1,50×10^3 J de calor do interior por ciclo e consome trabalho W = 350 J por ciclo. São realizados 30 ciclos por minuto. Calcule (a) o coeficiente de desempenho (COP) da geladeira definido por COP = Qc/W e (b) a potência elétrica média consumida em watts (W).
- A) COP = 4,29 (˜4,2857); potência = 175 W.
- B) COP = 6,00; potência = 200 W
- C) COP = 2,00; potência = 300 W
- D) COP = 1,00; potência = 150 W
- E) COP = 10,00; potência = 250 W
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Por ciclo, a geladeira retira Qc = 1,50×10^3 J do interior e consome W = 350 J de trabalho. São 30 ciclos por minuto.
- Calcule o COP pela definição COP = Qc/W = 1500/350 = 4,2857, ou seja, aproximadamente 4,29. Esse valor coincide com o da alternativa A.
- Calcule a potência elétrica média. Em um minuto há 30 ciclos, logo a energia consumida no minuto é 30 × 350 = 10500 J.
- Converta para potência, dividindo a energia pelo tempo em segundos: P = 10500 J / 60 s = 175 W. Esse valor também coincide com a alternativa A.
- Conclusão. A alternativa A traz COP = 4,29 e potência = 175 W, que são os resultados corretos. Por isso o gabarito oficial A está correto.
- Por que as outras estão erradas: na B, o COP de 6,00 exigiria trabalho de 250 J, e a potência de 200 W exigiria 400 J por ciclo, valores que não aparecem no enunciado. Na C, o COP de 2,00 e a potência de 300 W não correspondem a 1500/350 nem a 350 J por ciclo em 30 ciclos por minuto. Na D, o COP igual a 1 significaria que o trabalho é igual ao calor retirado, o que contraria a definição de COP de refrigerador. Na E, o COP de 10,00 implicaria trabalho de 150 J por ciclo, valor que não está no enunciado.
💡 Dica: Calcule o COP e a potência elétrica usando as fórmulas fornecidas.
Alternativa por alternativa
COP = Qc/W = 1500/350 ˜ 4,2857; ciclos/s = 30/60 = 0,5 Hz ? potência = W·(ciclos/s) = 350·0,5 = 175 W.
O aluno provavelmente usou um valor de trabalho diferente de 350 J no cálculo do COP e errou a conversão de ciclos por minuto para segundos na potência.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre calor retirado e trabalho realizado, resultando em um COP incorreto.
O aluno provavelmente trocou os valores ou a relação entre trabalho, calor e número de ciclos, chegando a COP e potência sem base nos dados.
O aluno acredita que o COP vale 1 porque supõe que o trabalho elétrico se converte integralmente em calor retirado, o que não corresponde à definição de COP.
O aluno provavelmente dividiu o calor retirado por um valor de trabalho errado, como 150 J, e não percebeu que o resultado não condiz com os dados.
Raio-X da questão
coeficiente de desempenho
avaliacao
coeficiente de desempenho · cálculo de potência
Revisar a definição e cálculo do coeficiente de desempenho de máquinas térmicas.
O aluno pode confundir a relação entre calor retirado e trabalho realizado, resultando em um COP incorreto.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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