Exercícios: Estimativa da energia consumida no dia a dia

Na fatura da eletricidade da casa da Irene aparece a leitura do contador: leitura anterior $14520\ \text{kWh}$, leitura atual $14835\ \text{kWh}$, como se mostra na figura.

1. a) Quantos quilowatts-hora consumiu a família nesse período?
2. b) Explica como se obtém esse valor a partir das duas leituras.

Um micro-ondas tem uma potência de $0,8\ \text{kW}$ e funciona durante $0,5\ \text{h}$, como se mostra no gráfico.

1. a) Calcula a energia que consome, em $\text{kWh}$.
2. b) O quilowatt-hora é uma unidade de potência ou de energia? Justifica a partir da forma como se calcula.

Sabendo que $1\ \text{kWh} = 3,6\cdot10^{6}\ \text{J}$, exprime em joules uma energia de $4\ \text{kWh}$. Apresenta o resultado em notação científica.

Numa fatura mensal, o consumo é de $240\ \text{kWh}$ e o preço do quilowatt-hora é de $0,17\ \text{€/kWh}$. Quanto custa essa energia?

Um carro consome $6\ \text{L}$ de gasolina a cada $100\ \text{km}$ e o seu depósito tem $42\ \text{L}$. Quantos quilómetros pode percorrer com o depósito cheio?

Um autocarro urbano consome $35\ \text{L}$ de gasóleo a cada $100\ \text{km}$ e transporta $50$ passageiros.

1. a) Quantos litros a cada $100\ \text{km}$ correspondem a cada passageiro?
2. b) Compara esse valor com os $7\ \text{L}$ a cada $100\ \text{km}$ de um carro no qual viaja apenas o condutor e comenta o resultado.

Um frigorífico tem uma potência média de $150\ \text{W}$ e está ligado às $24\ \text{h}$ do dia. Quanta energia consome num dia, em $\text{kWh}$?

Uma habitação consome em média $320\ \text{kWh}$ por mês. Qual é o seu consumo anual, em $\text{kWh}$?

A fatura bimestral da eletricidade de uma família indica um consumo de $460\ \text{kWh}$.

1. a) Estima o consumo anual da habitação, supondo que todos os bimestres são iguais.
2. b) Se o preço médio for de $0,16\ \text{€/kWh}$, quanto gasta a família em eletricidade por ano?

Um forno elétrico de $2,2\ \text{kW}$ está ligado durante $45\ \text{min}$ para confecionar um jantar.

1. a) Calcula a energia consumida, em $\text{kWh}$ (tem atenção às unidades de tempo).
2. b) Se o preço for de $0,20\ \text{€/kWh}$, quanto custa confecionar esse jantar?

Cada litro de gasolina contém uma energia química de cerca de $9,5\ \text{kWh}$.

1. a) Um carro consome $6\ \text{L}$ por cada $100\ \text{km}$: quanta energia, em $\text{kWh}$, gasta nesse percurso?
2. b) Exprime o consumo do carro em $\text{kWh/km}$.

Um duche gasta $50\ \text{L}$ de água ($50\ \text{kg}$) que tem de ser aquecida desde $15\ ^\circ\text{C}$ até $35\ ^\circ\text{C}$. A capacidade térmica mássica da água é $c_e = 4180\ \text{J/(kg}\cdot^\circ\text{C)}$.

A figura resume os dados do aquecimento da água:

1. a) Calcula a energia necessária, em joules, usando $Q = m\cdot c_e\cdot\Delta T$.
2. b) Converte-a para $\text{kWh}$, sabendo que $1\ \text{kWh} = 3,6\cdot10^{6}\ \text{J}$, e arredonda o resultado a uma casa decimal.

Um radiador elétrico de $1,5\ \text{kW}$ é ligado durante $6\ \text{h}$ por dia durante um mês de $30$ dias.

1. a) Quantos $\text{kWh}$ consome no mês?
2. b) Quanto custa esse aquecimento por mês se o preço for de $0,15\ \text{€/kWh}$?

Um avião consome $1600\ \text{L}$ de querosene num trajeto de $400\ \text{km}$ com $160$ passageiros.

1. a) Quantos litros correspondem a cada passageiro nesse trajeto?
2. b) Exprime o consumo em litros a cada $100\ \text{km}$ por passageiro.

Um comboio suburbano consome $300\ \text{kWh}$ num trajeto de $50\ \text{km}$ no qual viajam $150$ pessoas.

1. a) Quanta energia corresponde a cada passageiro nesse trajeto?
2. b) Exprime o consumo em $\text{kWh}$ a cada $100\ \text{km}$ por passageiro.

Uma fatura da eletricidade tem duas parcelas: um termo fixo de potência de $24\ \text{€}$ por mês e um termo de energia de $0,16\ \text{€/kWh}$, como se mostra no esquema.

1. a) Se o consumo do mês tiver sido de $300\ \text{kWh}$, qual é o valor total da fatura, sem contar com impostos?
2. b) Que percentagem do total corresponde ao termo fixo? Arredonda a uma casa decimal.

Uma habitação consome $4200\ \text{kWh}$ por ano, enquanto o consumo médio dos lares espanhóis é de cerca de $3500\ \text{kWh}$ por ano, como se mostra no gráfico.

1. a) Em que percentagem supera essa habitação o consumo médio?
2. b) Se $30\ \%$ do consumo dessa habitação corresponder ao aquecimento elétrico, quantos $\text{kWh}$ são?
3. c) Baixar o termóstato um grau poupa $10\ \%$ da energia de aquecimento. Quantos $\text{kWh}$ e quantos euros (a $0,17\ \text{€/kWh}$) se poupariam por ano?

Na casa do Ionut vivem quatro pessoas e cada uma toma um duche diário com $60\ \text{L}$ de água ($60\ \text{kg}$) que é aquecida desde $14\ ^\circ\text{C}$ até $34\ ^\circ\text{C}$. A capacidade térmica mássica da água é $c_e = 4180\ \text{J/(kg}\cdot^\circ\text{C)}$.

1. a) Calcula a energia de um duche usando $Q = m\cdot c_e\cdot\Delta T$ e exprime-a em $\text{kWh}$ arredondando a uma casa decimal (lembra-te: $1\ \text{kWh} = 3,6\cdot10^{6}\ \text{J}$).
2. b) Quantos $\text{kWh}$ consome a família em duches durante um mês de $30$ dias?
3. c) Quanto custam esses duches por ano se o preço médio for de $0,15\ \text{€/kWh}$?

Um grupo de amigos quer fazer uma viagem de $300\ \text{km}$ e compara três opções (cada litro de combustível equivale a $9,5\ \text{kWh}$):

• Carro a gasolina que consome $6\ \text{L}$ a cada $100\ \text{km}$, com $2$ ocupantes.

• Autocarro que consome $30\ \text{L}$ a cada $100\ \text{km}$, com $40$ passageiros.

• Comboio elétrico que consome $3000\ \text{kWh}$ em todo o trajeto, com $200$ passageiros.

O esquema resume os dados das três opções:

1. a) Calcula a energia total do trajeto em cada opção, em $\text{kWh}$.
2. b) Calcula a energia por passageiro em cada opção e ordena-as por ordem crescente de consumo.
3. c) O carro é a pior opção com $2$ ocupantes. Como mudaria o resultado se viajassem $4$ pessoas nele? Justifica com o cálculo.

A família da Beatriz faz uma auditoria energética da sua casa. Estima o consumo mensal ($30$ dias) de cada aparelho:

• Termoacumulador elétrico: $1,5\ \text{kW}$ durante $3\ \text{h}$ por dia.

• Frigorífico: $100\ \text{W}$ durante $24\ \text{h}$ por dia.

• Máquina de lavar roupa: $1\ \text{kW}$ durante $1\ \text{h}$ por dia.

• Placa vitrocerâmica: $1,2\ \text{kW}$ durante $1\ \text{h}$ por dia.

• Iluminação: $60\ \text{W}$ durante $5\ \text{h}$ por dia.

O gráfico compara a potência de cada aparelho com as suas horas de utilização:

1. a) Calcula os $\text{kWh}$ mensais de cada parcela.
2. b) Soma o consumo total estimado.
3. c) A fatura real é de cerca de $250\ \text{kWh}$ por mês. Se a estimativa não coincidir com a fatura, justifica a que se pode dever.
4. d) Identifica as duas parcelas que mais consomem e propõe uma medida concreta para reduzir cada uma delas.

Um carro a gasolina consome $6,5\ \text{L}$ a cada $100\ \text{km}$ e um carro elétrico equivalente consome $16\ \text{kWh}$ a cada $100\ \text{km}$. Dado: cada litro de gasolina contém cerca de $9,5\ \text{kWh}$ de energia.

1. a) Exprime o consumo do carro a gasolina em $\text{kWh}$ a cada $100\ \text{km}$.
2. b) Quantas vezes mais energia gasta o carro a gasolina do que o elétrico nesse percurso? Arredonda a uma casa decimal. Explica a que se deve essa diferença tão grande, sabendo que um motor térmico perde sob a forma de calor cerca de dois terços da energia do combustível.
3. c) Calcula o custo de cada um a cada $100\ \text{km}$ se a gasolina custar $1,55\ \text{€/L}$ e a eletricidade $0,15\ \text{€/kWh}$.

Uma casa de campo é aquecida com uma caldeira a gás natural que consome $900\ \text{m}^3$ de gás por ano. Cada $\text{m}^3$ de gás fornece $10,5\ \text{kWh}$ de energia, mas a caldeira tem um rendimento de apenas $90\ \%$.

1. a) Quantos $\text{kWh}$ de energia química consome por ano?
2. b) Quantos $\text{kWh}$ de calor útil chegam realmente à habitação?
3. c) Pondera-se mudar para uma bomba de calor com $\text{COP} = 3$, ou seja, que por cada $\text{kWh}$ elétrico que consome fornece $3\ \text{kWh}$ de calor. De quantos $\text{kWh}$ elétricos necessitaria para fornecer o mesmo calor útil?
4. d) Compara o custo anual de ambas as opções se o gás custar $0,06\ \text{€/kWh}$ e a eletricidade $0,15\ \text{€/kWh}$.

Uma família tem uma tarifa elétrica com discriminação horária (tarifa bi-horária): a energia em horas de vazio custa $0,10\ \text{€/kWh}$ e em horas de cheia/ponta custa $0,22\ \text{€/kWh}$. Num mês consome $200\ \text{kWh}$ em vazio e $100\ \text{kWh}$ fora de vazio.

1. a) Calcula o custo da energia nesse mês.
2. b) Se a família conseguir transferir $50\ \text{kWh}$ das horas de ponta para o vazio (por exemplo, ligando a máquina de lavar roupa durante a noite), qual seria o novo custo?
3. c) Que percentagem de poupança representa essa mudança de hábitos? Arredonda a uma casa decimal.

Num voo, cada passageiro consome cerca de $2,5\ \text{L}$ de combustível a cada $100\ \text{km}$. Um voo de $1800\ \text{km}$ liga duas cidades. Dado: cada litro de combustível equivale a $9,5\ \text{kWh}$.

1. a) Quantos litros consome cada passageiro nesse voo?
2. b) Exprime a energia desse consumo em $\text{kWh}$.
3. c) Compara-a com o consumo elétrico anual de uma habitação, $3600\ \text{kWh}$: que percentagem representa um único voo por passageiro? Comenta o resultado.