Ano 2022#ciencias-natureza

Sobre o tema

O dimensionamento de disjuntores para chuveiros elétricos envolve conceitos de termodinâmica e eletricidade. A questão do ENEM 2022 aborda o cálculo da corrente elétrica máxima a partir da potência dissipada, que depende da vazão e da variação de temperatura da água. Conhecendo a tensão (220 V) e a energia convertida em calor, utiliza-se a equação fundamental da calorimetria (Q = m·c·ΔT) para determinar a potência. O disjuntor é então especificado pela corrente nominal imediatamente superior, em múltiplos de 5 A, à corrente máxima do circuito. Essa análise é essencial para garantir a segurança elétrica em instalações residenciais.

Tópicos relacionados

  • Cálculo de corrente elétrica em chuveiros
  • Calorimetria e conversão de energia elétrica em térmica
  • Dimensionamento de disjuntores para proteção de circuitos
  • Interpretação de gráficos de vazão e temperatura
  • Leis da termodinâmica aplicadas a aquecedores

Enunciado

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:

![](https://enem.dev/2022/questions/116/f941cbba-7b0c-4b5d-98db-2616e2001f8c.png)

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 e J/gº C densidade de 1 000 g/L

O disjuntor adequado para a proteção dessa ducha é especificado por:

Alternativas

  • A)

    60 A

  • B)

    30 A

  • C)

    20 A

  • D)

    10 A

  • E)

    5 A

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Perguntas frequentes

Como calcular a corrente elétrica de um chuveiro a partir da vazão e da variação de temperatura?

A potência elétrica é igual à potência térmica: P = (vazão em kg/s) × c × ΔT. A corrente é I = P / V, onde V é a tensão (220 V).

Qual é a função de um disjuntor em um circuito elétrico?

O disjuntor protege o circuito contra sobrecargas e curtos-circuitos, interrompendo a corrente quando ela ultrapassa um valor seguro.

Por que a corrente máxima de um chuveiro varia com a vazão?

Para uma mesma potência, menor vazão reduz a massa de água aquecida por segundo, exigindo maior ΔT. Mas, na prática, a potência é ajustada em níveis, e a corrente máxima ocorre na combinação de maior potência e maior vazão.

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