O que é potência e rendimento e como se identifica a energia útil de um processo?

Question

Accepted Answer

Potência

A potência (P) traduz a rapidez com que a energia é transferida ou transformada.Corresponde à energia transformada por unidade de tempo:

P = \frac{\Delta E}{\Delta t}

onde:

P é a potência (W),

\Delta E é a energia transformada ou transferida (J),

\Delta t é o intervalo de tempo (tempo de funcionamento) (s)

Uma potência elevada significa que o processo ocorre mais rapidamente, não que envolva obrigatoriamente mais energia total.

A quantidade de energia total consumida depende sempre do tempo de funcionamento.

Rendimento

Nem toda a energia transferida num processo é aproveitada para a finalidade desejada.A fração da energia total que é transformada em energia útil designa-se rendimento (\eta):

\eta = \frac{E_{útil}}{E_{total}} = \frac{E_{aproveitada}}{E_{fornecida}}

ou, em percentagem:

\eta(%) = \frac{E_{útil}}{E_{total}} 	imes 100

Energia útil e energia desperdiçada

A energia útil é aquela que serve o objetivo principal do sistema, enquanto a energia desperdiçada é dissipada em formas não desejadas (geralmente como calor, som ou vibração).

Exemplos:

Lâmpada incandescenteEnergia fornecida: energia elétricaEnergia útil: energia luminosaEnergia desperdiçada: energia térmica libertada pela resistência da lâmpadaSe apenas 10% da energia elétrica se transforma em luz:

\eta = \frac{E_{luz}}{E_{elétrica}} = 0{,}10 = 10%

Motor elétrico

Energia fornecida: energia elétrica

Energia útil: energia mecânica (movimento de um eixo)

Energia desperdiçada: calor gerado por atrito interno e resistência dos fios

Exemplo:

\eta = \frac{E_{mecânica}}{E_{elétrica}} = 0{,}85 = 85%

Corpo humano

Energia fornecida: energia química dos alimentos

Energia útil: energia mecânica (movimento)

Energia desperdiçada: calor libertado pelo metabolismo

O rendimento médio do corpo humano em esforço é inferior a 25%.

Automóvel com motor de combustão

Energia fornecida: energia química do combustível

Energia útil: energia cinética do movimento

Energia desperdiçada: calor libertado pelos gases de escape e atrito interno

Um motor de combustão típica tem rendimento entre 20% e 30%.

Interpretação

Um rendimento de \eta = 1 (ou 100%) significaria que toda a energia fornecida é aproveitada — o que não acontece na prática, pois há sempre perdas de energia, principalmente sob a forma de calor.

A análise do rendimento permite comparar a eficiência de diferentes processos e escolher o sistema mais adequado ao objetivo pretendido.

Potência

Rendimento

Energia útil e energia desperdiçada

Interpretação

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