Descreva o que é potência, eficiência de um sistema e dê exemplos?
Passo 1
O enunciado pede para explicar dois conceitos fundamentais de Física de sistemas energéticos: a potência, que relaciona trabalho ou energia com o tempo, e a eficiência, que mede o quão bem um sistema converte a energia que recebe em trabalho ou energia útil.
Passo 2
Potência é a velocidade com que um sistema executa trabalho ou transforma energia. Em outras palavras, é a razão entre o trabalho realizado
e o intervalo de tempo
em que esse trabalho ocorre. Matematicamente:
onde
é a potência (em watts,
),
é o trabalho ou energia transferida (em joules,
),
é o intervalo de tempo (em segundos,
).
Passo 3
Um exemplo de potência: suponha que um motor levante um peso de
,
em
,
. A potência média desse motor é
Isso significa que o motor converte energia a uma taxa de
,
.
Passo 4
Eficiência de um sistema é a relação entre a energia útil que ele entrega e a energia total que ele recebe, expressa geralmente em porcentagem. Define-se como
onde
é a eficiência,
é a energia ou trabalho efetivamente aproveitado,
é a energia total consumida pelo sistema.
Passo 5
Dois exemplos de eficiência:
- Em um motor térmico que recebe
, de calor e converte , em trabalho mecânico,
- Num transformador elétrico que entrega
, de saída para uma carga após consumir , da rede,
Resposta
Potência é a taxa de realização de trabalho ou de transferência de energia, dada por
, medida em watts
.
Eficiência é a fração da energia fornecida que é convertida em energia útil, dada por .
Eficiência é a fração da energia fornecida que é convertida em energia útil, dada por
Exemplos:
• Um motor que realiza ,
de trabalho em
,
tem potência de
,
.
• Um motor térmico com eficiência de converte
,
de trabalho útil a partir de
,
de calor recebido.
• Um transformador com eficiência de entrega
,
de saída para cada
,
consumidos.
• Um motor que realiza
• Um motor térmico com eficiência de
• Um transformador com eficiência de