Ciências da Natureza e Suas Tecnologias Física Prof. Eduardo Cavalcanti nº10 CUIDADO PARA NÃO SER ENGANADO Alguns aparelhos consomem mais eletricidade que outros. Alguns, como a geladeira, embora permanentemente ligados, só consomem energia quando o motor estiver funcionando. O motor só funciona para repor o frio. Não há como calcular o consumo EXATO. Uma geladeira cuja porta é aberta a toda hora consome mais energia. Uma geladeira em que acabamos de colocar uma dúzia de refrigerantes para gelar vai gastar muito até conseguir gelar todas as garrafas. Durante a noite, não é comum a gente ficar abrindo a geladeira. Então, o consumo é mínimo. O aparelho de ar-condicionado, mesmo que ligado 24 horas, não funciona todo o tempo. Ele liga o compressor quando precisar resfriar o ar interno. Em dias em que a temperatura externa estiver quente, o condicionador vai ligar mais vezes. Em ambientes com poucas pessoas, ele vai ligar muito pouco. Em ambientes sem nenhuma pessoa, o condicionador vai ligar poucas vezes se as paredes, o teto e o piso tiverem um bom isolamento térmico. Em ambientes com muitas pessoas fazendo trabalhos braçais, haverá produção de muito calor. Então, o condicionador vai ligar mais vezes. Cuidado para não ser enganado. Muitas pessoas falam que o condicionador de 1.000 Watts ligado todos os dias, 8 horas por dia, vai consumir 240kWh (1.000x30x8/1000). Não é bem assim. Mesmo quando ligado, o compressor não fica o tempo todo funcionando. Será que eu sei calcular a conta de energia da minha residência?
Você mesmo poderia calcular o consumo aproximado da sua casa. Mas, para isso, vai precisar saber o número de vezes que o compressor da geladeira ligou e quanto tempo ficou ligado em cada vez. Faça a mesma coisa com o chuveiro, o ferro de passar roupa, o secador de cabelo, o liquidificador e todos os outros aparelhos elétricos da sua casa. Isso vai ser uma loucura. Mas você pode também fazer um cálculo aproximado só para ter uma ideia de qual consome mais eletricidade. A Equipe FB montou uma tabela imaginando uma família de classe média (nem muito rica nem muito pobre) que tenha os principais aparelhos em casa e que faça um consumo normal, sem exageros. Quanto aos aparelhos, existem dezenas de modelos. Uma geladeira duplex consome mais energia que uma simples. Uma de 360 litros consome mais que uma de 280 litros, e assim por diante. Os números de consumo apresentados na tabela abaixo foram calculados com base em uma família de 4 pessoas, de uso moderado, sem excessos, que tomam banho uma vez por dia, que lavam as mãos com água fria, que têm apenas um aparelho de televisão. Você que tem uma família mais modesta deve aplicar um fator de correção aos valores da tabela para chegar aos números próximos do que você gasta na sua casa. Ao contrário, você que tem uma família mais folgada, com vários aparelhos de televisão, máquina de lavar louça, vários computadores ligados à Internet, chuveiro com aquecimento central e outros confortos, deve aplicar um fator de correção aos valores da tabela para chegar aos números próximos do que você gasta na sua casa. APARELHO Consumo kilowatts hora por mês Custo Mensal Aproximado, calculado ao preço médio de R$0,12 por kilowatt hora (média internacional) Aparelho de som completo, baixa potência (200 Watts), funcionando 4 R$0,48 2 horas por dia Aparelho de som completo, alta potência (1.000 Watts), funcionando 10 R$1,20 2 horas por dia Aquecedor central (200 litros) 90 R$10,08 Aspirador de pó doméstico 4 R$0,48 Cafeteira elétrica doméstica 4 R$0,48 Chuveiro elétrico de 2.000 Watts, banhos de 10 minutos 40 R$4,80 Chuveiro elétrico de 4.000 Watts, banhos de 10 minutos 80 R$9,60 Chuveiro elétrico de 6.000 Watts, banhos de 10 minutos 120 R$14,40 Custo Mensal Real (a soma total deve bater com a conta de luz que você pagou) 2
Condicionador de ar de 7.000 BTUs com apenas 1 pessoa no ambiente, 72 R$8,64 ligado 8 horas por dia Condicionador de ar de 10.000 BTUs com 2 pessoas no ambiente, 136 R$16,32 ligado 8 horas por dia Condicionador de ar de 20.000 BTUs com 5 pessoas no ambiente, 342 R$41,04 ligado 8 horas por dia Ferro elétrico doméstico, poucas roupas 45 R$5,40 Ferro elétrico doméstico, bastante roupa 60 R$7,20 Forno de microondas pequeno 15 R$1,80 Forno de microondas completo 20 R$2,40 Freezer pequeno 54 R$6,48 Freezer grande 72 R$8,64 Geladeira de 200 litros 36 R$4,32 Geladeira de 400 litros 42 R$5,04 Geladeira duplex 55 R$6,60 Lâmpada incandencente 100 Watts 15 R$1,80 Lâmpada fluorescente (luminária com 2 lâmpadas de 40 Watts) 10 R$1,20 Lavadora de roupa simples 7 R$0,84 Lavadora de roupa completa com aquecimento de água 15 R$1,80 Microcomputador em configuração simples, com monitor cor de 12 polegadas 26 R$3,12 e sem impressora (4 horas por dia) Microcomputador em configuração completa, com monitor cor de 14 polegadas, impressora, modem e 52 R$6,24 scanner (4 horas por dia) O mesmo microcomputador acima, ligado porém sem ninguém usando, em situação 2 R$0,24 de waiting, de stand by, de espera Secador de cabelo pequeno 4 R$0,48 Secador de cabelo potente 7 R$0,84 3
Secador de roupa pouco uso 12 R$1,44 Secador de roupa bastante uso 34 R$4,08 Televisor preto e branco, ligado das 19h às 23h 10 R$1,20 Televisor cor 14 polegadas 20 R$2,40 Televisor cor 20 polegadas 35 R$4,20 Televisor cor 30 polegadas 50 R$6,00 Torneira elétrica de 2.000 Watts, na cozinha 10 R$1,20 Torradeira elétrica 3 R$0,36 Ventilador pequeno, de mesa, funcionando 4 horas por dia 8 R$0,96 Ventilador grande (40cm), de mesa, funcionando 4 horas por dia 12 R$1,44 Ventilador grande (50cm), de parede ou pedestal, 4 horas por dia 14 R$1,68 Ventilador grande (60cm), de parede ou pedestal, 4 horas por dia 16 R$1,02 TOTAIS: O custo unitário acima é o custo líquido praticado no mercado internacional, sem os acréscimos de impostos, taxas, sobretaxas, contribuição voluntária, contribuição provisória e outras gorduras que o governo adora colocar. O custo unitário brasileiro deveria ser o mais baixo do mundo, visto que a matéria-prima para a produção da nossa energia elétrica é a água, pela qual não se paga nada, pois cai de graça do céu. Verifique na sua última conta de luz o preço unitário praticado pela concessionária que atende a sua casa. Caso na conta de luz não seja apresentado o custo unitário, você mesmo poderá calcular. Como calcular o custo unitário. Pegue o valor total que você pagou. Exemplo: R$67,20. Pegue a quantidade consumida. Exemplo: 315 kilowatts hora (kwh). Divida um pelo outro. 67,20 / 315 = 0,21. Seu custo unitário será: R$0,21 por kwh. Coloque na última coluna o valor certo do Custo Mensal para cada aparelho que existe em sua casa, multiplicando pelo número de aparelhos. Nos itens que você souber de antemão que a sua família é gastona ou pão-durona, faça os ajustes necessários. Some os valores da coluna e obtenha o total. Compare esse total com o valor que você pagou na conta de luz. Aumente ou diminua proporcionalmente o valor de cada item para chegar ao mesmo valor final. Mostre a todos os componentes da sua família, destacando os itens que mais consomem energia, como o chuveiro, o ferro de passar roupa etc. Não adianta fazer uma tempestade em um copo de água com itens pouco significativos como a lâmpada do banheiro ou o rádio relógio. 4
TARIFAÇÃO: O sistema de cobrança do fornecimento de energia elétrica é conhecido como tarifação. É possível diversos tipos de cobrança. Diferentemente de outros tipos de insumo, como a água que se cobra pelo volume fornecido, a energia elétrica permite a cobrança levando em consideração diversos fatores técnicos, como: Energia fornecida, medida em kwh (kilo Watt hora) Demanda kw (kilo Watt) Fator de Potência (cosseno de FI) Os consumidores, em função da característica do consumo, podem ser agrupados da seguinte forma: Grupo A Alta Tensão A1 230kV ou mais A2 de 88 a 138kV A3 69kV A4 de 2,3 a 13,8kV A5 de 2,3 a 13,8 subterrâneo Grupo B Baixa Tensão B1 Residencial B2 Rural B3 Não Residencial B4 Iluminação Pública EXERCÍCIOS Texto para as questões 1 e 2. Os elétrons de um feixe de um tubo de TV são emitidos por um filamento de tungstênio dentro de um compartimento com baixíssima pressão. Esses elétrons, com carga e = 1,6 10 19 C, são acelerados por um campo elétrico existente entre uma grade plana e uma placa, separadas por uma distância L = 12,0cm e polarizadas com uma diferença de potencial U = 15kV. Passam então por um orifício da placa e atingem a tela do tubo. A figura ilustra este dispositivo. L e grade placa 5
1. Considerando que a velocidade inicial dos elétrons é nula, calcule o campo elétrico entre a grade e a placa, considerando que ele seja uniforme. A) 1,25 10 5 V/m B) 2,25 10 3 V/m C) 1,25 10 6 V/m D) 4,25 10 5 V/m E) 1,25 10 2 V/m 2. Calcule também a energia cinética de cada elétron, em Joules, quando passa pelo orifício. A) 2,4 10 15 J B) 3,9 10 15 J C) 1,2 10 13 J D) 2,4 10 12 J E) 1,2 10 15 J 3. Uma lâmpada, ligada em uma tomada de 127V, dissipa uma potência de 60W e tem uma vida média de 750h. Ao final desse tempo, ela terá consumido uma quantidade de energia elétrica, em kwh, igual a: A) 45 B) 60 C) 127 D) 750 E) 1000 4. Considere um ferro elétrico com potência de 750W, sendo utilizado 4 horas por dia durante 5 dias do mês. Nesse período mensal, a energia elétrica consumida pelo ferro elétrico, em kwh, supondo que o mesmo funcione durante todo o tempo em que fica ligado, é: A) 5 B) 10 C) 15 D) 20 E) 35 6
5. Um aquecedor resistivo, de resistência R = 5,5Ω, é incrustado em um imenso bloco de gelo, cuja temperatura é constante e igual a 0 C. O aquecedor é mantido ligado por 32 segundos, através da chave S, a uma fonte de força eletromotriz ε = 110V, como mostra a figura a seguir. A chave é, então, desligada, após decorrido esse intervalo de tempo. S ε R 0ºC Sabendo-se que o calor latente de fusão do gelo é 80cal/g e considerando-se que 1cal vale, aproximadamente, 4 Joules, a quantidade de gelo derretido é: A) 2 gramas B) 8 gramas C) 55 gramas D) 220 gramas E) 880 gramas GABARITO (V. 9) 1 2 3 4 5 C D A C D Professor Colaborador: Hermano Melo 7
8 OSG: 45007/11 - A.J - REV.: AR