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1 Aula n ọ Quando se estabele uma diferença de potencial entre dois pontos do corpo humano, flui através dele uma corrente elétrica entre os pontos citados. A sensação de choque e suas consequências são devidas à corrente elétrica que circula através do corpo. Na tabela abaixo, temos alguns danos biológicos causados pela corrente. a) 2880 C b) 3000 C c) 4200 C d) 5000 C e) 000 C I. II. III. IV. V. Corrente elétrica Até 10 ma De 10 ma até 20 ma De 20 ma até 100 ma De 100 ma até 3A Acima de 3A Dano biológico Dor e contração muscular Aumento das contrações musculares Parada respiratória Fribrilação ventricular que pode ser fatal Parada cardíaca, queimaduras graves Sabendo-se que: Resistência elétrica = ddp intensidade de corrente e considerando que a resistência do corpo em situação normal é da ordem de 1500Ω, em qual das faixas acima se enquadra uma pessoa sujeita a uma tensão elétrica de 220V? a) I b) II c) III d) IV e) V 02. As cargas e os tempos de duração das baterias, de V, para um certo tipo de telefone celular são dadas na tabela abaixo: 03. Considere os seguintes dados referentes à energia elétrica consumida no Brasil, exclusivamente no que concerne a banhos usando chuveiro elétrico. Potência média do chuveiro 3,0 kw Tempo médio para um banho 10 min Número médio de pessoas por residência 4 Número médio de chuveiros Custo do kwh R$ 0,20 Admitindo-se um banho por dia para cada pessoa e a existência de um único chuveiro em cada residência, o custo total dos banhos em um mês (30d) é de a) 5 milhões de reais. b) milhões de reais. c) 12 milhões de reais. d) 120 milhões de reais. e) 30 milhões de reais. Dado: Energia = Potência x intervalo de tempo CARGA (Ah) TEMPO (MIN) 0, , , , , Sabendo-se que: carga = intensidade de corrente x tempo e que a unidade Coulomb é ampère vezes segundo, determine a quantidade de cargas (em coulombs) fornecida pela bateria de 0,80 Ah. 4 CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. I

2 Texto para as questões 04 e 05 O gráfico a seguir ilustra a evolução do consumo de eletricidade no Brasil, em GWh, em quatro setores de consumo, no período de 1975 a Na avaliação da eficiência de usinas quanto à produção e aos impactos ambientais, utilizam-se vários critérios, tais como: razão entre produção efetiva anual de energia elétrica e potência instalada ou razão entre potência instalada e área inundada pelo reservatório. No quadro seguinte, esses parâmetros são aplicados às duas maiores hidrelétricas do mundo: Itaipu, no Brasil, e três Gargantas, na China. parâmetros Itaipu Três Gargantas potência instalada MW MW produção efetiva de energia elétrica 93 bilhões de kwh/ano 84 bilhões de kwh/ano Balanço Energético Nacional. Brasília: MME, 2003 (com adaptações) 04. A racionalização do uso da eletricidade faz parte dos programas oficiais do governo brasileiro desde No entanto, houve um período crítico, conhecido como apagão, que exigiu mudanças de hábitos da população brasileira e resultou na maior, mais rápida e significativa economia de energia. De acordo com o gráfico, conclui-se que o apagão ocorreu no biênio: a) b) c) d) e) área inundada pelo reservatório km km 2 Internet: < Com base nessas informações, avalie as afirmativas que se seguem: I. A energia elétrica gerada anualmente e a capacidade nominal máxima de geração da hidrelétrica de Itaipu são maiores que as da hidrelétrica de Três Gargantas. II. Itaipu é mais eficiente que Três Gargantas no uso da potência instalada na produção de energia elétrica. III. A razão entre potência instalada e área inundada pelo reservatório é mais favorável na hidrelétrica Três Gargantas do que em Itaipu. É correto apenas o que se afirma em a) I b) II c) III d) I e III e) II e III 05. Observa-se que, de 1975 a 2005, houve aumento quase linear do consumo de energia elétrica. Se essa mesma tendência se mantiver até 2035, o setor energético brasileiro deverá preparar-se para suprir uma demanda total aproximada de: a) 405 GWh b) 445 GWh c) 80 GWh d) 750 GWh e) 775 GWh CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. I 47

3 07. Podemos estimar o consumo de energia elétrica de uma casa considerando as principais fontes desse consumo. Pense na situação em que apenas os aparelhos que constam da tabela abaixo fossem utilizados diariamente da mesma forma. Tabela: A tabela fornece a potência e o tempo efetivo de uso diário de cada aparelho doméstico. As questões 8, 9 e 10 referem-se ao esquema abaixo: Na figura abaixo está esquematizado um tipo de usina utilizada na geração de eletricidade. Aparelho Potência (KW) Tempo de uso diário (horas) Ar condicionado 1,5 8 Chuveiro elétrico 3,3 1/3 Freezer 0,2 10 Geladeira 0,35 10 Lâmpada 0,10 Supondo que o mês tenha 30 dias e que o custo de 1 KWh é de R$ 0,40, o consumo de energia elétrica mensal dessa casa, é de aproximadamente: Dado: Energia = potência x intervalo de tempo a) R$ 135 b) R$ 15 c) R$ 190 d) R$ 210 e) R$ A eficiência de uma usina, do tipo da representada na figura acima, é da ordem de 0,9, ou seja, 90% da energia da água no início do processo se transforma em energia elétrica. A usina, Ji-Paraná, do Estado de Rondônia, tem potência instalada de 512 Milhões de Watt, e a barragem tem altura de aproximadamente 120 m. A vazão do rio Ji-Paraná em litros de água por segundo, deve ser da ordem de: Dado: εp = mgh, P = εn t, µ água = 103 kg/m 3 e g = 10 m/s 2 a) 50 b) 500 c) d) e) CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. I

4 09. No processo de obtenção de eletricidade, ocorrem várias transformações de energia. Considere duas delas: I. cinética em elétrica II. potencial gravitacional em cinética Analisando o esquema, é possível identificar que elas se encontram, respectivamente, entre: a) I a água no nível h e a turbina, II o gerador e a torre de distribuição. b) I a água no nível h e a turbina, II a turbina e o gerador. c) I a turbina e o gerador, II a turbina e o gerador. d) I a turbina e o gerador, II a água no nível h e a turbina. e) I o gerador e a torre de distribuição, II a água no nível h e a turbina. 10. Analisando o esquema, é possível identificar que se trata de uma usina: a) hidrelétrica, porque a água corrente baixa a temperatura da turbina. b) hidrelétrica, porque a usina faz uso da energia cinética da água. c) termoelétrica, porque no movimento das turbinas ocorre aquecimento. d) eólica, porque a turbina é movida pelo movimento da água. e) nuclear, porque a energia é obtida do núcleo das moléculas de água. CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. I 49

5 Gabarito 01. d R = U U i = i R i = i = 0,15 A (aproximadamente) i = 150 ma 02. a q = i. t (C) = A. s q = 0,80 Ah q = 0, q = 2880 C 03. e Uma residência por mês En = P x t En = 3000 x wh x 4 x 30 = = 0 kwh dia Para de chuveiros, o custo será: custo = x 0. 0,20 = reais c O gráfico de consumo de energia é crescente até o ano de Entre 2000 e 2001 há um decréscimo de consumo de energia, determinado pela mudança de hábitos da população. Assim, conclui-se que o apagão ocorreu no biênio c Acréscimo Em 30 anos ( ) 305 GWh (375 70) Até 2035 será mais 30 anos (+305 GWh) Então, teremos = 80 GWh 0. e I. Falsa. Energia gerada anualmente em Itaipu = 93 bilhões de kwh. Energia gerada anualmente em Três Gargantas = 84 bilhões de kwh. Itaipu > Três Gargantas Capacidade nominal de Itaipu = MW. Capacidade nominal de Três Gargantas = MW. Itaipu < Três Gargantas II. Verdadeira. Eficiência de Itaipu: 9 93 x 10 e I = = 7,38 kwh / kw 1200 x 10 Eficiência em Três Gargantas: 9 84 x 10 eii = = 4, kwh/kw x 10 e I > e II IIII. Verdadeira. Potência instalada por área inundada: Itaipu: P I = = 9 MW/km2 Três Gargantas P II = = 18,2 MW/km P II > P I Logo, II e III são verdadeiras. 07. e En = P x t En=(1,5x8+3,3x 1 + 0,2 x ,35 x ,1 x ) x DIA En = 57 kwh Cálculo do custo: custo = 57 x 0,40 = 230, e n = P U 512 x 10 09, = P T = 59 x 10 W PT PT P T = En mgh.v.g.h = = µ t t t = m 3 /s l/s /s 09. d 10. b 50 CIÊNCIAS DA NATUREZA E SUAS TECNOLOGIAS - Vol. I

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