Um motor estacionário consome etanol à taxa de 3,0 kg/h. O poder calorífico do etanol é 3,0×10^7 J/kg, e o…
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 motor estacionário consome etanol à taxa de 3,0 kg/h. O poder calorífico do etanol é 3,0×10^7 J/kg, e o rendimento do motor é 20%. Qual é a potência útil média fornecida pelo motor?
- A) 20 kW de potência útil média.
- B) 0,50 kW de potência útil média.
- C) 180 kW de potência útil média.
- D) 5,0 kW de potência útil média.
- E) 2,5 kW de potência útil média.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Converta a taxa de consumo para unidades do SI. 3,0 kg/h = 3,0 kg / 3600 s = 0,00083 kg/s (aproximadamente 8,3 x 10^-4 kg/s).
- Calcule a potência total fornecida pelo combustível, que é a massa consumida por segundo multiplicada pelo poder calorífico. Potência total = 8,3 x 10^-4 kg/s x 3,0 x 10^7 J/kg = 25 000 W = 25 kW.
- Aplique o rendimento de 20% (0,20) para obter a potência útil. Potência útil = 0,20 x 25 kW = 5,0 kW.
- Conclusão. A potência útil média é 5,0 kW, correspondente à alternativa D, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A (20 kW) confunde o rendimento com a potência. B (0,50 kW) aplica 2% em vez de 20%. C (180 kW) erra a conversão de unidades de tempo. E (2,5 kW) usa metade do rendimento correto.
💡 Dica: Calcule a energia total consumida por hora e aplique o rendimento para encontrar a potência útil.
Alternativa por alternativa
O aluno tomou o valor numérico do rendimento (20) como se fosse a própria potência útil, sem multiplicá-lo pela potência total fornecida pelo combustível.
Por que engana: O aluno pode confundir a potência útil com a potência total, não considerando o rendimento do motor corretamente.
O aluno interpretou 20% como 2% ao transformar a porcentagem em fração decimal, obtendo 0,02 x 25 kW = 0,50 kW.
O aluno não converteu corretamente a hora em segundos ao calcular a energia por unidade de tempo, o que distorce a ordem de grandeza da potência.
A taxa de energia liberada é 3,0 kg/h × 3,0×10^7 J/kg = 9,0×10^7 J/h. Convertendo para watt: 9,0×10^7/3600 = 2,5×10^4 W. Com rendimento de 20%, a potência útil é 0,20 × 2,5×10^4 = 5,0×10^3 W = 5,0 kW.
O aluno usou um rendimento de 10% (ou metade do valor correto) ao multiplicar a potência total, obtendo 0,10 x 25 kW = 2,5 kW.
Raio-X da questão
potência, rendimento, energia
avaliacao
cálculo de potência · rendimento de máquinas
Revisar cálculo de potência e aplicação de rendimento em máquinas térmicas.
O aluno pode confundir a potência útil com a potência total, não considerando o rendimento do motor corretamente.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cotidiano
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