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 (conceitos de potência, energia e tempo)
- Cálculo de consumo de energia elétrica
Nível da Questão: Médio
Gabarito: D) 12,48
🔹 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Comando da Questão (essencial):
“Uma lâmpada incandescente de 60 W, utilizada 8 horas por dia, foi substituída por uma lâmpada de LED de 8 W, também utilizada 8 horas diárias, durante 30 dias. Qual é a redução do consumo de energia elétrica em kWh?”
🔹 Explicação Detalhada:
A questão pede a diferença de consumo de energia entre duas lâmpadas (incandescente vs. LED), considerando a mesma quantidade de horas diárias (8 h) ao longo de 30 dias.
✔ Palavras-Chave:
- Potência (W)
- Tempo de uso (h)
- Energia consumida (kWh)
- Diferença de consumo
📌 Objetivo:
Calcular, em quilowatt-hora, quanto se economiza ao trocar a lâmpada incandescente pela lâmpada de LED nesse período de 30 dias.
🔹 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
📌 Conceitos Teóricos Essenciais:
- Fórmula da Energia Elétrica:
E = P × Δt,
onde E é a energia, P é a potência e Δt é o intervalo de tempo. - Unidades de Medida:
- Potência em watt (W).
- Tempo em hora (h).
- Energia resultante em watt-hora (Wh) ou quilowatt-hora (kWh).
- 1 kWh = 1000 Wh.
- Diferença de Consumo:
Para comparar dois dispositivos, calculamos a energia de cada um e subtraímos.
🔹 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 Análise do Contexto:
- Uma lâmpada incandescente (60 W) operando 8 h/dia.
- Uma lâmpada LED (8 W) substituindo a anterior, também por 8 h/dia.
- Período total de 30 dias.
✔ Frases-Chave:
- “Redução do consumo de energia elétrica”
- “potências nominais (60 W e 8 W)”
- “tempo de operação diário: 8 horas”
- “30 dias”
🔹 Relação com os Conteúdos:
O cálculo envolve converter a potência para consumo diário e depois para 30 dias, transformando em kWh.
🔹 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio
📌 Resolução Passo a Passo:
- Energia Diária (Incandescente):
- Potência: 60 W
- Tempo/dia: 8 h
- E₁(dia) = 60 × 8 = 480 Wh = 0,48 kWh.
- Energia em 30 dias (Incandescente):
- E₁(30 dias) = 0,48 kWh × 30 = 14,4 kWh.
- Energia Diária (LED):
- Potência: 8 W
- Tempo/dia: 8 h
- E₂(dia) = 8 × 8 = 64 Wh = 0,064 kWh.
- Energia em 30 dias (LED):
- E₂(30 dias) = 0,064 kWh × 30 = 1,92 kWh.
- Diferença de Consumo:
- ΔE = E₁(30 dias) – E₂(30 dias)
- ΔE = 14,4 kWh – 1,92 kWh = 12,48 kWh.
🔹 Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
📌 Alternativas apresentadas:
A) 0,24
B) 1,80
C) 1,92
D) 12,48
E) 14,40
- A) 0,24:
❌ Muito baixo, não corresponde ao cálculo. - B) 1,80:
❌ Menor do que a diferença real, descabido. - C) 1,92:
❌ Esse valor é o consumo total da LED, não a diferença. - D) 12,48:
✅ É a subtração correta entre 14,4 kWh e 1,92 kWh. - E) 14,40:
❌ Corresponde ao consumo total da incandescente em 30 dias, não à diferença.
✅ Alternativa Correta: D) 12,48
🔹 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Resumo do Raciocínio:
- Calculamos separadamente o consumo mensal de cada lâmpada.
- Incandescente: 14,4 kWh em 30 dias.
- LED: 1,92 kWh em 30 dias.
- Diferença: 12,48 kWh.
📌 Reafirmação da Alternativa Correta:
D) 12,48 é a redução do consumo (em kWh) ao substituir a lâmpada incandescente pela de LED, no período de 30 dias.
🔍 Resumo Final:
A substituição da lâmpada de 60 W por uma de 8 W, ambas ligadas 8 horas por dia durante 30 dias, gera uma economia de 12,48 kWh no mês.
