Em se tratando do processo de soldagem, Pergunta-se:
  1. Se a tensão de um arco de \mathrm{H}_{2} a 100 A é 30 V e de um arco de argônio nas mesmas condições (corrente e comprimento de arco) é de 25 V, qual gás requer mais energia para se converter?

Passo 1

O enunciado fornece os seguintes dados e pergunta uma coisa clara.
Dados:
  • Tensão do arco para o gás hidrogênio: \;V_{H_2}=30\\ \mathrm{V} (medida a 100\\ \mathrm{A} e comprimento de arco fixo).
  • Tensão do arco para o gás argônio: \;V_{\mathrm{Ar}}=25\\ \mathrm{V} (nas mesmas condições de corrente e comprimento de arco).
  • Corrente em ambos os casos: \;I=100\\ \mathrm{A}.
Pergunta:
  • Qual gás requer mais energia para se converter (isto é, para manter/converter o arco nas mesmas condições)?

Passo 2

Conceito e fórmula que vamos usar (explicação didática).
  • A tensão elétrica \;V indica a energia fornecida por unidade de carga: \;1\\ \mathrm{V}=1\\ \mathrm{J/C}. Isso significa que um elétron que atravessa uma diferença de potencial de \;1\\ \mathrm{V} ganha \;1\\ \mathrm{eV} (energia por carga elementar) ou, em unidades macroscopicas, 1\\ \mathrm{joule} por coulomb.
  • Potência elétrica é a energia por unidade de tempo entregue pelo circuito e é dada por
P = V \cdot I,
onde
  • \;P é a potência em \mathrm{W} (watts, que é \mathrm{J/s}),
  • \;V é a tensão em \mathrm{V},
  • \;I é a corrente em \mathrm{A} (ampères, que são \mathrm{C/s}).
  • Interpretação prática: para a mesma corrente e mesmas condições, um arco com maior tensão consome mais potência (mais energia por segundo) e, portanto, “requer mais energia” para ser mantido.

Passo 3

Cálculo da potência consumida pelo arco no gás hidrogênio.
  • Aplicando \;P = V\cdot I com \;V_{H_2}=30\\ \mathrm{V} e \;I=100\\ \mathrm{A}:
P_{H_2} = 30\\ \mathrm{V} \times 100\\ \mathrm{A} = 3000\\ \mathrm{W}.
  • Comentário didático: \;3000\\ \mathrm{W} significa que o arco está consumindo 3000\\ \mathrm{J} de energia por segundo.

Passo 4

Cálculo da potência consumida pelo arco no argônio.
  • Aplicando \;P = V\cdot I com \;V_{\mathrm{Ar}}=25\\ \mathrm{V} e \;I=100\\ \mathrm{A}:
P_{\mathrm{Ar}} = 25\\ \mathrm{V} \times 100\\ \mathrm{A} = 2500\\ \mathrm{W}.
  • Comentário didático: \;2500\\ \mathrm{W} significa 2500\\ \mathrm{J} por segundo.

Passo 5

Comparação numérica e percentual (para entender a diferença).
  • Diferença absoluta de potência:
\Delta P = P_{H_2} - P_{\mathrm{Ar}} = 3000\\ \mathrm{W} - 2500\\ \mathrm{W} = 500\\ \mathrm{W}.
  • Diferença percentual relativa ao argônio:
\frac{\Delta P}{P_{\mathrm{Ar}}} = \frac{500}{2500} = 0{,}20 = 20\%.
  • Interpretação simples: com a mesma corrente, o arco em \mathrm{H}_2 consome 500\\ \mathrm{W} a mais, ou seja, cerca de 20\% a mais de potência que o arco em argônio.

Passo 6

Resumo conceitual final e dica de prova.
  • Conclusão lógica: o gás que requer mais energia para manter o arco, nas condições dadas, é o hidrogênio, porque sua tensão de arco é maior, e potência é produto de tensão por corrente.
  • Dica para prova rápida: sempre que der tensão e corrente, calcule \;P=V\cdot I para comparar consumo/energia. Se quiser pensar por partícula, tensão em volts corresponde a energia por carga em elétron-volts ( \;30\\ \mathrm{V} \;30\\ \mathrm{eV} por elétron, \;25\\ \mathrm{V} \;25\\ \mathrm{eV} por elétron) — outro jeito rápido de ver que \mathrm{H}_2 entrega mais energia por carga.

Resposta

Gás hidrogênio ( \mathrm{H}_2) requer mais energia.
P_{H_2}=3000\\ \mathrm{W}
P_{\mathrm{Ar}}=2500\\ \mathrm{W}
Diferença: 500\\ \mathrm{W} (ou seja, \mathrm{H}_2 consome cerca de 20\% a mais).

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