UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
FACULDADE DO GAMA
FONTES DE ENERGIA E TECNOLOGIA DE CONVERSÃO
ESTUDO DIRIGIDO # 3
LIDER: Marina Gasparini (10/46799)
Grupo:
Daniela Aguiar de Carvalho (10/44249) Fernanda Almeida Leite (10/45482)
Glayson Quintiliano (10/45091) Jéssica Santoro (10/46195) Marcela Maia (10/47256) Marina Gasparini (10/46799)
WEBSITE
http://sites.google.com/site/ergosenergia/
CAPÍTULO
QUESTÕES Questão 1)
O fio metálico funciona como fio terra, para que ao ter o contato entre o motorista e o cobrador do pedágio o motorista não funcione como um fio condutor e acabe ocorrendo um choque elétrico.
Questão 3)
Com os pés descalços o nosso corpo funciona com um fio terra, ou seja, há passagem de corrente elétrica do fio para a terra através do corpo. Com os pés calçados, dependendo do material do sapato, ele funciona como um isolante, interrompendo a passagem da corrente.
Questão 4)
O corpo humano é condutor de energia devido principalmente à natureza dos tecidos e à quantidade de água nele existente. As conseqüências do choque elétrico podem ser as mais variadas. É possível avaliar o efeito da corrente elétrica no corpo humano através da lei de ohm, a qual
associa a resistência ao resultado da divisão da voltagem pela corrente elétrica. Desse modo, a corrente será maior quanto maior for à voltagem (voltagem = resistência vezes a corrente). No caso do ser humano, essa resistência foi calculada da palma de uma mão a outra, variando de 1.300 a 3.000 ohms. Nesse sentido, quanto maior for à intensidade da corrente, maior será a voltagem. Numa situação onde a voltagem é a mesma, fatores externos, como o solo, os tipos de roupa, os sapatos, podem alterar a resistência de uma pessoa influenciando no efeito o qual essa pessoa sofrerá ao entrar em contato com certa voltagem.
Questão 7)
Os fusíveis são dispositivos que protegem os circuitos elétricos contra danos causados por sobrecargas de corrente. Eles são aplicados geralmente nos circuitos elétricos domésticos e na indústria leve. Por sua vez os disjuntores são projetados principalmente para atender as necessidades da indústria pesada. Funcionam como válvulas, cuja finalidade básica é cortar o fluxo da corrente elétrica toda vez que a quantidade de energia que trafega por um determinado circuito for excessiva e puder causar danos ao sistema.
Questão 8)
Segundo o texto base, uma casa é constituída por um circuito em paralelo, logo, se esses equipamentos elétricos forem ligados em tomadas separadas, estarão conectados também em paralelo em relação ao circuito da casa. Já o número de dispositivos que podem ser conectados às tomadas de um circuito é limitado pela forma como essa corrente é distribuída: em série ou em paralelo. Quando os dispositivos estão ligados em paralelo a corrente total aumenta e a resistência diminui, portanto mais equipamentos podem ser ligados, enquanto no circuito em série ocorre o contrário, aumenta-se a resistência total e diminui-se a corrente disponível.
Questão 9)
Esses equipamentos elétricos são caracterizados por exigir uma grande corrente elétrica, logo, pela Lei de Ohm, I = V / R, para que seja possível se obter uma grande corrente, necessita-se de uma resistência total baixa. Fios de pequeno diâmetro possuem uma alta resistência interna, ao contrário dos fios mais grossos e mais pesados, portanto mais caros. Quando altas resistências se relacionam com altas correntes, há também uma grande dissipação de calor, o que compromete o funcionamento destes eletrodomésticos.
Questão 10) Quais são as condições necessárias para exista uma corrente entre dois pontos em um fio?
Para que haja uma corrente deve haver uma diferença de potencial entre os dois pontos do fio, obedecendo a Lei de Ohm: U = R x i.
Questão 12) Quais são algumas das vantagens no desenvolvimento de veículos elétricos (EV)? Em que situações eles teriam seu melhor desempenho?
Dentre as vantagens do desenvolvimento dos veículos elétricos esta o impacto ambiental quando comparados as outras tecnologias, como por exemplo, os motores a ciclo Otto; o carro elétrico não emite poluentes diretamente, o que poderia ser considerado perigoso ao meio ambiente é a bateria que não é mais usável que possui muitos metais pesados em sua composição.
Além dessa vantagem, existe também o fato da eficiência energética ser superior a qualquer outro elemento motriz dos veículos atuais.
Usando elementos para regeneração de energia esse sistema pode melhorar o desempenho geral, como por exemplo, o uso da energia dissipada ao acionar os freios ou do trocador de calor do ar condicionado.
QUESTÃO 16) Com a inércia, pois com o transporte de massas a alta velocidades teremos um corpo que tenderá a continuar o movimento, assim, é possível ter uma economia energética global. QUESTÃO 18)
As vantagens do uso de células combustíveis vem através de duas frentes: impacto ambiental e a confiabilidade. O sistema praticamente não gera poluição, não diretamente, além dessa vantagem o sistema possui um índice de falha inferior 0,01% no tempo de utilização, logo, o índice de confiabilidade é altíssimo, comparado a outros sistemas.
Processo de transformação de uma célula de combustível
Os modelos de células de combustível mais usadas são a de hidrogênio e a os que extraem energia de outros elementos. A primeira possui grande vantagem em relação a segunda quando o ponto analisado é a questão ambiental, assunto de supra importância na atualidade. A segunda possui um custo reduzido, usando metanol, etanol ou álcool comum comercializado nos postos de gasolina.
PROBLEMAS
Problema 6) Usando a classificação de eletrodoméstico da Tabela 9.2, faça uma estimativa do gasto diário de eletricidade (em kW.h) em sua casa. Construa uma tabela mostrando o eletrodoméstico, o tempo de uso em um dia normal e a energia utilizada.
A residência escolhida para o estudo foi a casa da Daniela, integrante do grupo. Nesta residência moram ela e o marido. O casal permanece em casa utilizando os eletrodoméstico e eletroeletrônicos em média 4 horas por dia.
Segue a tabela montada a partir dos dados da Tabela 9.2 do livro texto.
O valor vai além do consumo real, que é em média 3,7. Isso deve se atribuir ao fato do uso de uma tabela genérica, que é feita a partir de uma média de valores entre marcas e tamanhos distintos. Por exemplo, a televisão usada nesta residência é uma de LCD, provavelmente o valor usado é de uma televisão CRT, de tubo de raio catódico, que tem consumo energético elevado ao comparar com a primeira.
Problema 7) Faça uma estimativa do custo mensal da eletricidade utilizada ( $0,08/kW.h) por cada um dos seguintes equipamentos (use a Tabela 9.2)
(a) dez lâmpadas de 100 W ligadas seis horas por dia
(b) aparelho de televisão em cores ligado cinco horas por dia (c) uma luz noturna de 1 W continuamente ligada
Problema 9) Segundo a conservação de energia: -Q = W Q = W = P. Δt = U i Δt = U Δq = (120V)(1,6 x 10 10−9 ) = 192x 10−9 J Aparelho Geladeira 1 400 24 9,60000 Forno Microondas 1 1100 0,0069444444 0,00764 Liquidificador 1 127 0,0020833333 0,00026 Computador 2 500 6 3,00000 Televisão em cores 1 115 3 0,34500 Lavadora de roupas 1 512 1,0138888889 0,51911 TOTAL 13,47201 número de
itens Média (W)Potência Tempo de uso diário (horas) Consumo diário (KW.h)
Aparelho a Lâmpada 250 6 14,4 b Televisão em cores 115 5 12 c Luz noturna 279 1,0138888889 2,43 TOTAL 28,83 Potência
Problema 10) Resistores de 10 Ω e 30 Ω estão conectados em série a uma fonte de 120V. Qual é a corrente que atravessa o resistor de 30 Ω? Qual será a corrente neste resistor quando ambos os resistores estiverem conectados em paralelo?
Em série: Rt = R1+R2 Rt= 40Ω
Como: U = Rt x i → 120 = 40 x i → i = 3 A
Como os resistores estão associados em série, ambos são percorridos pela mesma corrente, logo o resistor de 30 Ω é percorrido por uma corrente de 3 A.
Em paralelo:
→ Rt = (R1 x R2) (R1+R2) → Rt = 7,5⅟
Como, U= Rt x i → 120 = 7,5 x i → i = 16 A
Como estão associados em paralelo, sabemos que estão submetidos a uma mesma ddp, logo: 30 x i1 = 10 x i2
i1 = i2 3 , porém i = i1+i2 → 16 = i1 + i2 → i1 = 16 – i2⅟ 16 – i2 = i2 3 → 4 x i2 3 = 16 por tanto i2 = 12 A⅟ ⅟
CAPÍTULO
QUESTÕES
1) A partícula em questão estará sujeita às forças Peso e Magnética. Se solta perpendicularmente ao campo magnético ela traçará uma trajetória semelhante a uma exponencial inversa, seguindo as regras do produto vetorial, regra da mão direita, com velocidade também perpendicular aos outros dois vetores.
4) O motor elétrico funciona pelo princípio da indução eletromagnética. Uma corrente passa por uma bobina que está envolvida por um imã, como há cargas em movimento e estas possuem características eletromagnéticas cria-se outro campo magnético que se contrapõem ao já existente gerando assim movimento da bobina. Ressaltamos que não existe apenas esta configuração para o motor elétrico.
5) Transmissões em altas tensões garantem menores perdas de potência, pois quanto maior a corrente para um valor de resistência constante maior será a potência gasta. Quanto menor corrente menor a potência utilizada e poderemos verificar analisando a fórmula simplificada da potência a seguir:
P=U*I=R*I2=U2/R
Note-se que se aumentamos a corrente a potência crescerá com o quadrado da mesma e toda a potência será utilizada pela resistência, considerada constante. Já com o aumento quadrático da tensão diminuiremos na mesma proporção a corrente e teremos um gasto pequeno de potência, ou melhor dizendo, a tensão não é capaz de realizar trabalho ao contrário da corrente.
6) A energia elétrica não pode ser reduzida pelo transformador, o que ocorre no caso do transformador é parecido com o que ocorre no motor elétrico, só que em vez de movimento mecânico provocado por movimento de cargas elétricas ocorre movimento de cargas induzidas em uma bobina pelas cargas que passam por outra bobina. O que define a nova tensão é a diferença entre as duas quantidades de espiras.
7) Além do óbvio temor gerado pela possibilidade de eletrocução devido à queda acidental de uma torre de transmissão ou de um fio, creio que a influência magnética causada pelo movimento destas cargas é um assunto que merece atenção. Os elétrons que fazem parte da constituição das formas de vida existentes no planeta se movem com muito pouca organização sem obedecer um padrão rígido de polarização magnética, os efeitos da polarização rígida causada pelo movimento ordenado de elétrons pode causar mudanças no funcionamento normal do corpo.
10) Aproveitando a energia liberada na parte quente do condicionado para o aquecimento da água para higienização ou para preparação dos alimentos.
11) Considerando que o sistema está isolado. Vale observar que não é dito para que será usado o vapor resultante. Assim, todo calor injetado no sistema vira calor latente, mesmo que se injete mais calor, continuará tendo como resultado vapor. Logo, a eficiência global será a mesma.
PROBLEMAS
1) Para calcularmos a perda de um dia de operação desta usina primeiro deveremos efetuar as devidas conversões de unidades.
103*106 W= 1.000 MW
Em uma hora teremos 60*103*106 W
Em um dia teremos 24*60*103*106 W
De posse destas informações poderemos calcular através de uma regra de 3 simples 24*60*103*106 W---X
103 W---R$ 0,08
Efetuando—se as devidas multiplicações teremos: X=24*60*103 *10 6 W*R$0,08 = R$ 115,2*106
103
Isto significa que esta usina perde R$ 115.200.000,00 por dia de operação perdido. 3)
A). Segundo a expressão:
Voltas na espira secundária
Voltas na espira primária
Tem-se seguinte razão:
Vs = 130.000 V = 13
Vp 10.000 V
B). Fazendo uso da expressão para a potência: P = V x I 10.000.000 = 130.000 x I
I = 76.923,08 Logo, a corrente será de 76,92 A.
C). A potência perdida na forma de calor é calculada segundo a fórmula: P = I2 x R
P = (76,92)2 x 4
P = 5.916,70 x 4 = 23.667 W
Se a potência original é de 10.000.000 W, para se calcular a porcentagem de potência perdida nesta transmissão devido ao aquecimento resistivo, basta considerar que serão perdidos 23.667 W, assim: 10.000.000 --- 100% 23.667 --- X X = 23.667 x 100 10.023.667 X = 0,24%
Portanto, 0,24% da potência original serão perdidos durante a transmissão, garantindo uma eficiência para essa transmissão de 99,76%.
BIBLIOGRAFIA http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_combust%C3%ADvel horário de acesso: 11:08 06 de maio de 2009 http://celulasdecombustivel.planetaclix.pt/vantagens.html horário de acesso: 11:30 06 de maio de 2009 http://www.aondevamos.eng.br/boletins/edicao05.htm horário de acesso: 11:32 06 de maio de 2009
Hinrichs, R.A., Kleinbach, M., Cengage. Energia e Meio Ambiente. Editora Learning.
Sonntag, R.E., Van Wylen, G.J.. Fundamentos da Termodinâmica Clássica. Editora Edgard Blucher.
