Uma diferença de potencial de 120 V é aplicada a um aquecedor de ambiente cuja resistência de operação é
. (a) Qual é a taxa de conversão de energia elétrica em energia térmica? (b) Qual é o custo de
de uso do aquecedor se o preço da eletricidade é
?
Passo 1
Vamos analisar o problema: Temos um aquecedor de ambiente com resistência de operação de
e uma diferença de potencial de
aplicada a ele. Precisamos calcular:
a) A taxa de conversão de energia elétrica em energia térmica.
b) O custo de usar o aquecedor por
, sabendo que a eletricidade custa R$
por kWh.
Para resolver isso, vamos utilizar conceitos de eletricidade como Lei de Ohm e potência elétrica.
Passo 2
Primeiro, vamos entender como calcular a taxa de conversão de energia elétrica em energia térmica, que na física é chamada de potência elétrica. A potência (
) em um circuito elétrico pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
-
é a diferença de potencial (voltagem) em volts (V). -
é a resistência em ohms ( ).
Passo 3
Substituindo os valores fornecidos na fórmula:
Portanto, a taxa de conversão de energia elétrica em energia térmica é de aproximadamente
.
Passo 4
Agora, vamos calcular o custo de usar o aquecedor por
. Primeiro, precisamos determinar a quantidade de energia consumida, que pode ser calculada pela fórmula:
Onde:
-
é a energia em watt-horas (Wh). -
é a potência em watts (W). -
é o tempo em horas (h).
Passo 5
Calculando a energia consumida:
Convertendo watt-horas para kilowatt-horas (kWh), já que o preço da eletricidade está em kWh:
Passo 6
Agora, para encontrar o custo, multiplicamos a energia pelo preço por kWh:
Resposta
a) A taxa de conversão de energia elétrica em energia térmica é de aproximadamente
.
b) O custo de 5,0 horas de uso do aquecedor é de R$ 4,89.