Questão do ENEM 2022

Ciências da Natureza · habilidade 6Caderno Azul · Questão 116

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:

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 $\dfrac{\mathrm{J}}{\mathrm{g\,°C}}$ e densidade de 1 000 $\dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{L}}$ .

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

Alternativa A: 60 A
Justificativa
Esta alternativa está errada. A corrente máxima é de cerca de 28,6 A, e o padrão pede o múltiplo de 5 A imediatamente superior, e não o dobro. Um disjuntor de 60 A só atuaria com correntes muito acima das do chuveiro e deixaria o circuito mal protegido.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa B: 30 A gabarito
Justificativa
Esta alternativa está correta. A corrente é máxima na maior potência. No nível superquente, com 3 L/min, a água (50 g/s) sofre $\Delta T = 30$ °C: $P = 50 \cdot 4{,}2 \cdot 30 = 6300$ W. Com 6 L/min e 15 °C, o resultado é o mesmo. A corrente é $i = \frac{6300}{220} \approx 28{,}6$ A, e o múltiplo de 5 A imediatamente superior é 30 A.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa C: 20 A
Justificativa
Esta alternativa está errada. Um disjuntor de 20 A desarmaria no nível superquente, pois a corrente chega a cerca de 28,6 A. O valor 20 A corresponde ao nível quente, que dissipa 4200 W e usa cerca de 19 A, e não à corrente máxima do circuito.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa D: 10 A
Justificativa
Esta alternativa está errada. O valor 10 A corresponde ao nível morno, com 2100 W e cerca de 9,5 A. O disjuntor deve proteger o circuito em qualquer nível, e portanto deve ser dimensionado pela corrente máxima de cerca de 28,6 A.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.
Alternativa E: 5 A
Justificativa
Esta alternativa está errada. Mesmo no nível morno, a corrente é de cerca de 9,5 A, acima de 5 A. Um disjuntor de 5 A desarmaria em qualquer nível de aquecimento, impedindo o uso da ducha.
Não revisado · Explicação gerada por IA; pode conter erros.

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Fonte e auditoria

Código INEP: 78377
Código da prova: 1085
Arquivo do PDF: ENEM_2022_P1_CAD_07_DIA_2_AZUL.pdf