O manual de uma ducha elétrica informa que seus três níveis de aquecimento (morno, quente e superquente) apresentam as seguintes variações de temperatura da água em função de sua vazão:

Utiliza-se um disjuntor para proteger o circuito dessa ducha contra sobrecargas elétricas em qualquer nível de aquecimento. Por padrão, o disjuntor é especificado pela corrente nominal igual ao múltiplo de 5 A imediatamente superior à corrente máxima do circuito. Considere que a ducha deve ser ligada em 220 V e que toda a energia é dissipada através da resistência do chuveiro e convertida em energia térmica transferida para a água, que apresenta calor específico de 4,2 começar estilo tamanho matemático 14px numerador reto J sobre denominador reto g espaço º reto C fim da fração fim do estilo e densidade de 1 000 começar estilo tamanho matemático 14px reto g sobre reto L fim do estilo.

O disjuntor adequado para a proteção dessa ducha é especificado por: 

  • a

    60 A 

  • b

    30 A 

  • c

    20 A 

  • d

    10 A 

  • e

    5 A

A corrente elétrica máxima irá se estabelecer no circuito quando a ducha operar no modo superquente.

Da definição de potência média, da equação fundamental da calorimetria e dos dados do enunciado, tem-se:

 

reto P igual a numerador linha vertical incremento reto E linha vertical sobre denominador incremento reto t fim da fração reto P igual a numerador reto Q sobre denominador incremento reto t fim da fração reto P igual a numerador reto m vezes reto c vezes incremento reto teta sobre denominador incremento reto t fim da fração reto P igual a numerador reto d vezes reto V vezes reto c vezes incremento reto teta sobre denominador incremento reto t fim da fração

 

Vamos analisar para o caso de a vazão ser 3 L/min = 3 L/60s e de a variação de temperatura correspondente ser Δθ = 30o C (Note que, se pegássemos o caso de a vazão ser 6 L/min = 6 L/60 s e a variação de temperatura correspondente ser Δθ = 15o C, a potência seria a mesma)

 

reto P igual a numerador 1000 vezes 3 vezes 4 vírgula 2 vezes 30 sobre denominador 60 fim da fração reto P igual a 6300 espaço reto W

 

Considerando que toda energia elétrica dissipada na resistência do chuveiro seja transformada em energia térmica absorvida pela água, pode-se considerar a potência elétrica da ducha como 6300 W. Logo, da definição de potência elétrica, tem-se:

 

reto P igual a reto U vezes reto i 6300 igual a reto i com máx subscrito vezes 220 reto i com máx subscrito quase igual 28 vírgula 6 espaço reto A

 

Segundo o enunciado, o valor do disjuntor adequado para a proteção da ducha deve ser o primeiro múltiplo de 5 após o valor da corrente elétrica máxima, o que corresponde a 30 A.