UFSC 2014 — questão 23 de Física
Enunciado em texto
Na imagem abaixo, observa-se o novo sistema de iluminação das pontes Gov. Colombo Machado Salles e Gov. Pedro Ivo Campos, que dão acesso à Ilha de Santa Catarina. Foram investidos um milhão e seiscentos mil reais para a instalação de 210 luminárias LED (Diodo Emissor de Luz), com potência unitária de 130 W, em postes decorativos em forma de arco, que substituíram o antigo sistema de lâmpadas vapor de sódio. Na tabela abaixo, alguns dados sobre o sistema de iluminação com lâmpadas LED são apresentados. (O valor de 1 kWh é R$ 0,30)
[Figura: foto noturna das pontes iluminadas.]
Disponível em: <http://www.sqeluz.com.br/florianopolis/56-pontes-de-floriano polis-recebem-iluminacao-com-leds.html> Acesso em: 22 ago. 2013.
| Característica | Valor |
|---|---|
| Temperatura de cor (temperatura em que a cor da luz emitida por um corpo negro aquecido é igual à cor da luz emitida por uma lâmpada) | 4000 K (luz branca neutra) |
| Índice de reprodução de cores (IRC) (o IRC é estabelecido entre 0 e 100, comparando-se a propriedade de reprodução de cor da lâmpada à luz natural (do sol), cujo IRC é 100; portanto, quanto maior for a diferença na aparência de cor do objeto iluminado em relação ao padrão, menor é seu IRC) | Maior que 70 |
| Redução no consumo de energia elétrica | 50% |
| Vida útil das lâmpadas | Maior que 10 anos |
Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
(01) Lâmpadas incandescentes possuem temperatura de cor menor que 4000 K.
(02) Um objeto possui cor definida, independentemente da luz que incida sobre ele.
(04) Uma lâmpada LED possui potência de 130 W e outra, incandescente, possui potência de 200 W. Esta informação permite afirmar que o IRC da lâmpada incandescente é maior que o da lâmpada LED.
(08) As lâmpadas incandescentes tradicionais possuem alta eficiência, pois convertem cerca de 90% da energia elétrica em energia luminosa.
(16) O processo de emissão de luz em uma lâmpada fluorescente é explicado pela teoria de Planck para radiação do corpo negro.
(32) Considerando que a única vantagem do sistema de iluminação LED seja a redução do consumo de energia, o valor investido será recuperado em mais de 20 anos.
(Enunciado e figura: Vestibular UFSC 2014 — UFSC/COPERVE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Comissão Permanente do Vestibular (COPERVE).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar afirmações sobre lâmpadas e fazer a conta de retorno do investimento.
(01) Verdadeira. A luz das incandescentes é amarelada, “quente”: a temperatura de cor delas fica em torno de 2700 K a 3000 K, abaixo dos 4000 K da luz branca neutra. (É a temperatura do filamento, que funciona quase como um corpo negro.)
(02) Falsa. A cor que vemos é a da luz que o objeto reflete, e ele só pode refletir o que recebe. Um objeto vermelho iluminado com luz azul parece preto: a cor depende da luz incidente.
(04) Falsa. Potência e IRC são coisas independentes: uma diz quanta energia a lâmpada consome, o outro diz quão fielmente ela reproduz as cores. Saber a potência não permite comparar o IRC.
(08) Falsa. É o contrário: a incandescente converte só cerca de 5% a 10% da energia em luz visível; o resto vira calor (infravermelho). Por isso é considerada pouco eficiente.
(16) Falsa. A fluorescente não emite como um corpo negro aquecido: a descarga elétrica excita os átomos do gás (vapor de mercúrio), que emitem ultravioleta em transições entre níveis de energia, e o pó fluorescente do tubo converte esse ultravioleta em luz visível.
(32) Verdadeira. As 210 luminárias consomem juntas
Como houve redução de 50%, o sistema antigo consumia o dobro: a economia é de 27,3 kW, o mesmo que o novo sistema consome. Mesmo no caso mais favorável, com as luzes acesas 24 h por dia:
por ano. Para pagar 1 600 000 reais:
Com um uso mais realista (só à noite, cerca de 12 h por dia), seriam uns 45 anos. Em qualquer caso, mais de 20 anos.
⚠️ A armadilha: na (32), calcular a economia usando o consumo do sistema antigo inteiro (54,6 kW). Redução de 50% significa que só metade disso foi economizada.
A ideia em uma frase: a cor de um objeto depende da luz que o ilumina; e economia de energia é potência poupada × tempo × tarifa.
Resposta: soma 33 (01 + 32).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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