A preocupação com a sustentabilidade faz com que se procurem, cada vez mais, métodos eficientes para a economia de energia elétrica. Um procedimento que se pode adotar é a substituição das lâmpadas incandescentes por lâmpadas de LED nas residências. Uma lâmpada incandescente, que opera 8 horas por dia, foi substituída por uma de LED.
Elas apresentam 60 W e 8 W de potência nominal de consumo, respectivamente. A redução do consumo de energia elétrica, em quilowatt-hora, obtida durante trinta dias foi
A) 0,24.
B) 1,80.
C) 1,92.
D) 12,48.
E) 14,40.D
✍ “Resolução Em Texto”
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
Física (Eletrodinâmica).
Cálculo de Consumo de Energia Elétrica.
Conversão de Unidades (W para kW).
Tema/Objetivo Geral:
Calcular a economia de energia elétrica (redução de consumo) gerada pela troca de um aparelho potente por um mais econômico ao longo de um mês.
Nível da Questão
Fácil/Médio
A questão exige apenas a aplicação direta da fórmula de energia (E = P × t) e operações básicas de multiplicação e subtração. A única atenção extra é com a conversão de unidades (Watt para Quilowatt).
Gabarito
Letra D.
A economia gerada é a diferença entre o que a lâmpada antiga gastava e o que a nova gasta. Ao calcularmos essa diferença para 30 dias, chegamos a 12,48 kWh.
1️⃣ PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)
Decodificação do Objetivo:
A questão quer saber o valor da energia economizada. Em outras palavras: quanto de energia “sobra” ou deixa de ser gasta ao trocarmos uma lâmpada “beberrona” (60 W) por uma econômica (8 W).
Simplificação Radical (A Analogia Central):
Imagine que você tem um carro antigo que gasta 60 litros de gasolina por viagem e troca por um novo que gasta apenas 8 litros. A questão não quer saber quanto o novo gasta, nem quanto o velho gastava. Ela quer saber quantos litros você deixou de comprar.
Aqui, a “gasolina” é a energia elétrica (kWh).
Nosso Plano de Ataque será o seguinte:
- Definir a Diferença de Potência: Descobrir quantos Watts economizamos a cada segundo.
- Calcular o Tempo Total: Descobrir quantas horas as lâmpadas ficam ligadas no mês.
- Calcular a Energia Poupada: Multiplicar a economia de potência pelo tempo total e converter para a unidade certa (kWh).
2️⃣ PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)
Para resolver qualquer problema de conta de luz, usamos a Lei do Consumo:
E = P × Δt
Onde:
- E = Energia (o que pagamos).
- P = Potência (a força do aparelho).
- Δt = Tempo de uso.
A Tática do Mestre (Economia de Tempo):
Você pode calcular o consumo da lâmpada velha, depois o da nova e subtrair. Mas há um jeito mais rápido!
Como o tempo de uso é igual para as duas, podemos calcular direto a Diferença de Potência (ΔP).
- Economia = (Potência Velha – Potência Nova) × Tempo.
Conversão Crucial:
O resultado sairá em Wh (Watt-hora), mas as respostas estão em kWh (Quilowatt-hora).
- Para passar de Wh → kWh: Divida por 1000.
3️⃣ PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)
Vamos extrair os dados e aplicar nossa tática rápida.
Os Dados:
- Potência da Incandescente (Velha): 60 W
- Potência da LED (Nova): 8 W
- Uso diário: 8 horas.
- Período: 30 dias.
Execução Sequencial:
1. Qual é a economia de potência “instantânea”?
A cada momento que a luz está ligada, deixamos de gastar a diferença entre elas:
ΔP = 60 – 8 = 52 W
(Isso significa que economizamos 52 Watts a cada hora).
2. Qual o tempo total de uso no mês?
Tempo Total = 8 horas/dia × 30 dias = 240 horas
3. Qual a energia total economizada?
Agora aplicamos a fórmula E = P × t, usando nossa potência economizada:
E = 52 W × 240 h
E = 12.480 Wh
🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
O número 12.480 não está nas alternativas (ou poderia estar como “pegadinha”). O comando pede em kWh (quilo = mil).
Você deve dividir por 1000.
12.480 ÷ 1000 = 12,48 kWh
A Bússola (O Perfil do Culpado):
- Síntese do raciocínio: Calculamos a diferença de potência (52 W), multiplicamos pelo total de horas (240 h) e ajustamos a unidade dividindo por mil.
- Expectativa: Um valor numérico exato de 12,48.
4️⃣ PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)
A) 0,24.
Diagnóstico do Erro: Erro de Cálculo ou Unidade.
Análise: O aluno pode ter tentado multiplicar a diferença de potência (52) apenas por 8 horas (416) ou feito alguma confusão com a divisão por 1000 e o número de dias.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
B) 1,80.
Diagnóstico do Erro: Distrator Aleatório.
Análise: Valor sem conexão lógica direta com os cálculos principais da questão.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
C) 1,92.
Diagnóstico do Erro: Descrever a Nova, não a Diferença.
Análise: Este é exatamente o consumo da lâmpada de LED (8 W × 240 h = 1.920 Wh = 1,92 kWh). O aluno calculou certo, mas respondeu o consumo da nova, esquecendo que a questão pedia a redução (economia).
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
D) 12,48.
Análise de Correspondência: Perfeita.
Análise: Corresponde exatamente à subtração entre o consumo da antiga (14,40) e da nova (1,92), ou pelo cálculo direto da diferença de potência (52 W) multiplicado pelo tempo.
Conclusão: ✔️ Alternativa correta.
E) 14,40.
Diagnóstico do Erro: Descrever a Antiga, não a Diferença.
Análise: Este é o consumo da lâmpada Incandescente (60 W × 240 h = 14.400 Wh = 14,40 kWh). O aluno calculou o cenário antigo e parou por aí.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
5️⃣ PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)
Frase de Fechamento:
A alternativa D é a correta, pois reflete a energia que deixou de ser gasta: a diferença de potência multiplicada pelo tempo total de uso, devidamente convertida para quilowatts.
Resumo-flash (A Imagem Mental):
Economia = (O Velho – O Novo) × Tempo.
🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro):
Essa questão é a base da Eficiência Energética Financeira.
Se você soubesse o custo do kWh (ex: R$ 0,80), poderia multiplicar 12,48 × 0,80 e descobrir que economizou exatamente R$ 9,98 na conta de luz só com essa troca. É assim que engenheiros calculam o “payback” (tempo de retorno) de investimentos em LED ou energia solar.
