Questão 116 do Enem 2022: o disjuntor certo para a ducha elétrica

Enem 2022 · 2º dia · caderno azul · Física · Eletricidade

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B 30 A

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)	ΔT morno (°C)	ΔT quente (°C)	ΔT superquente (°C)
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/(g °C) e densidade de 1 000 g/L.

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

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

O disjuntor (múltiplo de 5 A logo acima da corrente máxima) para a ducha no nível que mais consome: o superquente.

1. Potência no superquente

Vazão de 3 L/min = 3 000 g por 60 s = 50 g/s, com ΔT = 30 °C:

P = \frac{m}{t} \cdot c \cdot \Delta T = 50 \cdot 4{,}2 \cdot 30 = 6\,300 \text{ W}

(Com 6 L/min e ΔT = 15 °C dá o mesmo: 100 · 4,2 · 15 = 6 300 W. A potência do nível é fixa; a vazão só muda quanto a água esquenta.)

2. Corrente máxima

i = \frac{P}{U} = \frac{6\,300}{220} \approx 28{,}6 \text{ A}

3. Disjuntor

O múltiplo de 5 A imediatamente acima de 28,6 A é 30 A.

Alternativa B.

B Gabarito: alternativa B

Por que as outras alternativas estão erradas

A
Não sai de uma conta coerente com os dados; seria o dobro da corrente máxima. (21,5% marcaram)
C
Foi a segunda mais marcada. Não basta para o nível superquente: a corrente máxima é 28,6 A, acima de 20 A, e o disjuntor desarmaria. (24,1% marcaram)
D
Corresponderia ao nível morno. O disjuntor tem de proteger o circuito em qualquer nível, inclusive o superquente. (16% marcaram)
E
Muito abaixo da corrente de qualquer nível da ducha. (8,1% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 2.352.359 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIDifícilParâmetro B: 740 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 5ª mais difícil de 41 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.

Acertaram29,8%dos candidatos marcaram a B

Habilidade 6 · Competência 2Relacionar informações para compreender manuais de instalação ou utilização de aparelhos, ou sistemas tecnológicos de uso comum.

Como os candidatos responderam

A21,5%
B29,8% ✓ gabarito
C24,1%
D16%
E8,1%

Em branco: 0,4% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50025,2%
500 a 60035,2%
600 a 70037,3%
700 ou mais57,8%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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