Sobre o tema
A questão aborda o dimensionamento de disjuntores para chuveiros elétricos, um tópico prático de eletricidade e termodinâmica. O chuveiro converte energia elétrica em térmica para aquecer a água, e o disjuntor protege o circuito contra sobrecargas. Para calcular a corrente máxima, é necessário usar a potência dissipada, que depende da vazão e da variação de temperatura da água. A fórmula P = m·c·ΔT/t relaciona a potência com a massa de água, calor específico e diferença de temperatura. Com a tensão de 220 V, obtém-se a corrente, e o disjuntor deve ter valor nominal imediatamente superior, em múltiplos de 5 A. Esse problema é comum em instalações residenciais e concursos como o ENEM, exigindo interpretação de tabelas e aplicação de conceitos de física.
Tópicos relacionados
- Potência elétrica e térmica em chuveiros
- Cálculo de corrente elétrica para dimensionamento de disjuntores
- Calor específico e densidade da água
- Conversão de unidades de vazão e energia
- Proteção de circuitos contra sobrecarga
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:
| Vazão (L/min) | delta T(°C) | Unnamed: 2 | Unnamed: 3 |
|---|---|---|---|
| nan | 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 ampères imediatamente superior à corrente máxima do circuito. Considere que a ducha deve ser ligada em 220 volts 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 joules por grama por grau Celsius e densidade de 1 000 gramas por litro.
O disjuntor adequado para a proteção dessa ducha é especificado por:
Alternativas
- A)
60 ampères
- B)
30 ampères
- C)
20 ampères
- D)
10 ampères
- E)
5 ampères
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Perguntas frequentes
Como calcular a potência necessária para aquecer água em um chuveiro?
A potência é dada por P = m·c·ΔT/t, onde m é a massa de água, c o calor específico (4,2 J/g°C), ΔT a variação de temperatura e t o tempo. Em regime contínuo, usa-se a vazão mássica: P = (vazão mássica) × c × ΔT.
Por que o disjuntor deve ter corrente nominal imediatamente superior à corrente máxima?
O disjuntor protege o circuito: se a corrente ultrapassar o valor nominal, ele desarma. Escolher o múltiplo de 5 A logo acima da corrente máxima evita desarmes indesejados, mas garante proteção contra sobrecargas reais.
Qual a importância do calor específico e da densidade da água nesse cálculo?
O calor específico determina quanta energia é necessária para elevar a temperatura da água. A densidade converte vazão volumétrica em vazão mássica, essencial para o cálculo da potência térmica a partir de dados de vazão em L/min.