Uma bateria automotiva 12,0 V, capacidade 60,0 Ah está em SOC 20% e será carregada até 100% por um carregador…
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 bateria automotiva 12,0 V, capacidade 60,0 Ah está em SOC 20% e será carregada até 100% por um carregador que fornece corrente constante I = 10,0 A. A eficiência do carregador é ? = 0,85 (energia da rede ? bateria). Calcule: (a) energia armazenada adicional na bateria (kWh), (b) energia fornecida pela rede (kWh) e (c) tempo de carga aproximado (h). Use P = V·I.
- A) Energia armazenada = 0,576 kWh; energia da rede ˜0,678 kWh; tempo ˜5,65 h.
- B) Energia armazenada = 1,44 kWh; energia da rede = 1,70 kWh; tempo = 8 h.
- C) Energia armazenada = 0,5 kWh; energia da rede = 0,6 kWh; tempo = 5 h.
- D) Energia armazenada = 0,12 kWh; energia da rede = 0,15 kWh; tempo = 1,2 h.
- E) Energia armazenada = 0,25 kWh; energia da rede = 0,35 kWh; tempo = 3 h.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique a energia armazenada na bateria completa. Capacidade de 60,0 Ah com tensão de 12,0 V dá 60 x 12 = 720 Wh, ou 0,72 kWh, para 100% de carga.
- Calcule a variação de carga. O SOC vai de 20% para 100%, ou seja, 80% da capacidade. Logo, 0,80 x 0,72 kWh = 0,576 kWh. Esse é o item (a): energia armazenada adicional.
- Calcule a energia que a rede deve fornecer. Com eficiência de 0,85, a energia da rede é 0,576 / 0,85 = 0,678 kWh (aproximadamente). Esse é o item (b).
- Calcule o tempo de carga com P = V x I. A potência do carregador é 12,0 x 10,0 = 120 W, ou 0,12 kW. Então t = 0,678 kWh / 0,12 kW = 5,65 h. Esse é o item (c).
- Compare com o gabarito oficial. Ele indica a alternativa A, que coincide com os valores obtidos: 0,576 kWh, aproximadamente 0,678 kWh e aproximadamente 5,65 h. Portanto o gabarito está correto.
- Observação: se o tempo fosse estimado só pela carga em Ah (48 Ah / 10 A = 4,8 h), não se consideraria a eficiência. O enunciado pede P = V x I, e a conta com a energia da rede, que inclui a eficiência, resulta em 5,65 h, como na alternativa A.
- Por que as outras estão erradas. B usa energia e tempo inconsistentes com a capacidade de 0,72 kWh. C arredonda de forma grosseira e não corresponde à divisão por 0,85. D confunde potência (W) com energia (Wh). E não corresponde à variação de 80% da capacidade.
💡 Dica: Calcule a energia armazenada e a energia fornecida usando a fórmula P = V·I.
Alternativa por alternativa
Capacidade = 12,0·60,0 Ah = 720 Wh =0,720 kWh. Energia para 80% =0,8·0,720=0,576 kWh. Energia da rede = 0,576/? =0,576/0,85˜0,6776 kWh. Potência do carregador P = V·I =12,0·10,0=120 W =0,12 kW. Tempo = energia da rede / P =0,6776/0,12˜5,65 h.
O aluno provavelmente tomou a capacidade de 120 Ah ou dobrou a energia total da bateria (2 x 0,72 kWh = 1,44 kWh), sem relacionar a variação com o SOC de 20% a 100%. Depois calculou a energia da rede a partir desse valor inflado.
Por que engana: O aluno pode confundir a energia armazenada com a energia fornecida pela rede, resultando em cálculos incorretos.
O aluno fez arredondamentos excessivos (0,576 para 0,5 e 0,678 para 0,6) e não aplicou corretamente a eficiência de 0,85. O tempo de 5 h também surge de arredondar 5,65 h sem justificativa.
O aluno confundiu potência com energia. Usou 12 V x 10 A = 120 W como se fosse energia e multiplicou por 1 h, obtendo 0,12 kWh, sem considerar a quantidade de carga que precisa ser armazenada.
O aluno não converteu corretamente a capacidade em Ah para energia em Wh e não aplicou a variação de 80% do SOC. Os valores de 0,25 kWh e 3 h não correspondem a nenhum cálculo consistente com os dados do enunciado.
Raio-X da questão
carga de bateria
avaliacao
cálculo de energia elétrica · carga de baterias
Revisar conceitos de energia elétrica e eficiência em circuitos.
O aluno pode confundir a energia armazenada com a energia fornecida pela rede, resultando em cálculos incorretos.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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