Questão 116 do ENEM 2022 (Ciências da Natureza)

Question

O manual de uma ducha elétrica informa que seus três níveis de aquecimento (morno, quente e superquente) apresentam as seguintes variações de temperatura da água em função de sua vazão:
� � �T (�C)
Vazão �� L/min �� Morno Quente Superquente
3 10 20 30
6 5 10 15

Utiliza-se um disjuntor para proteger o circuito dessa ducha contra sobrecargas elétricas em qualquer nível de aquecimento. Por padrão, o disjuntor é especificado pela corrente nominal igual ao múltiplo de 5 A imediatamente superior à corrente máxima do circuito. Considere que a ducha deve ser ligada em 220 V e que toda a energia é dissipada através da resistência do chuveiro e convertida em energia térmica transferida para a água, que apresenta calor específico de 4,2 J e densidade de 1 000 g/L. g C�� O disjuntor adequado para a proteção dessa ducha é especificado por:

A) 60 A
B) 30 A
C) 20 A
D) 10 A
E) 5 A

Accepted Answer

Alternativa B: 30 A

No pior caso (nível superquente, vazão 3 L/min, ΔT=30°C), a potência necessária é P=(vazão em kg/s)×calor específico×ΔT = (3/60000... calculando em unidades consistentes) resultando em aproximadamente 6300 W; a corrente correspondente em 220V é I=P/V=6300/220≈28,6 A, e o disjuntor padrão de múltiplo de 5A imediatamente superior é 30A. As demais opções não cobrem com segurança essa corrente máxima calculada. O conceito é potência elétrica, calor específico e dimensionamento de disjuntores.

Questão 116 do ENEM 2022

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