UNICAMP
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No início da Revolução Industrial, foram construídas as
primeiras máquinas a vapor para bombear água do
interior das minas de carvão. A primeira máquina operacional foi construída na Inglaterra por Thomas
Newcomen em 1712. Essa máquina fornece uma
potência útil de 4,0 x 103 W utilizando o próprio carvão
das minas como combustível. A queima de 1 kg de
carvão fornece 3,0 x 107 J de energia.
a) A potência útil da máquina de Newcomen correspondia a somente 1% da potência recebida da queima de carvão. Calcule, em kg, o consumo de carvão
dessa máquina em 24 h de funcionamento.
b) Poderia a máquina de Newcomen alimentar uma casa com dois chuveiros elétricos ligados simultaneamente, caso sua potência útil pudesse ser convertida, na íntegra, em potência elétrica? Considere que
em um chuveiro a corrente elétrica é de 30 A e sua
resistência é de 4.0 Ω.
Resolução
a) Como a potência útil representa 12 da potência
total, temos:
Pottotal = 100 . Potútil
Ptotal = 100 . 4,0 . 103 W
Pottotal = 4,0 . 105 W
A energia total fornecida em 24 horas é dada por:
E = Pot ∆t
E = 4,0 . 105 . 86400 J
E = 3,456 . 1010 J
Como cada quilograma de carvão produz 3,0 . 107J
de energia, vem:
1kg → 3,0 . 107 J
n → 3,456 . 1010 J
3,456 . 1010
⇒ n = –––––––––––––
3,0 . 107
n = 1152 kg
b) Cada chuveiro
tem uma potência calculada por:
Pot = Ri 2
Pot = 4,0 . (30)2 (W)
Pot = 3600 W
Os dois chuveiros têm, juntos uma potência de
7200 W (7,2 . 102W), potência esta maior do que a
potência útil (4,0 . 103 W) fornecida pela máquina de
Newcomen. Portanto, não seria possível a máquina
de Newcomen alimentar esta casa.
Respostas: a) 1152 kg
b) A máquina de Newcomen não pode alimentar esta casa.