Questão 59 do ENEM PPL 2014

1º dia · Ciências da Natureza

Para a proteção contra curtos-circuitos em residências são utilizados disjuntores, compostos por duas lâminas de metais diferentes, com suas superfícies soldadas uma à outra, ou seja, uma lâmina bimetálica. Essa lâmina toca o contato elétrico, fechando o circuito e deixando a corrente elétrica passar. Quando da passagem de uma corrente superior à estipulada (limite), a lâmina se curva para um dos lados, afastando-se do contato elétrico e, assim, interrompendo o circuito. Isso ocorre porque os metais da lâmina possuem uma característica física cuja resposta é diferente para a mesma corrente elétrica que passa no circuito.

A característica física que deve ser observada para a escolha dos dois metais dessa lâmina bimetálica é o coeficiente de

  1. A
    dureza.
  2. B
    elasticidade.
  3. C
    dilatação térmica.
  4. D
    compressibilidade.
  5. E
    condutividade elétrica.
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Resolução comentada

Quando a corrente passa pela lâmina, ela esquenta (efeito Joule). Corrente acima do limite significa mais aquecimento.\n\nQuase todo material se dilata ao ser aquecido, e o quanto ele aumenta de comprimento depende do coeficiente de dilatação térmica, na relação:\n\n

\Delta L = L_0\\,\alpha\\,\Delta T
\n\nAgora veja a lâmina bimetálica:\n\n1. As duas lâminas estão soldadas, então têm o mesmo comprimento inicial e recebem o mesmo aquecimento.\n2. Se os dois metais tivessem o mesmo \alpha, ambos se alongariam igualmente e a lâmina continuaria reta.\n3. Com metais de \alpha diferentes, um se alonga mais que o outro. Como estão presos, a lâmina se curva para o lado do metal que dilata menos.\n4. Essa curvatura afasta a lâmina do contato e abre o circuito, protegendo a instalação.\n\nPortanto, o enunciado fala de uma característica cuja resposta é diferente para a mesma corrente: é a dilatação térmica, e os metais devem ter coeficientes diferentes.\n\nDureza, elasticidade e compressibilidade não estão ligadas à resposta ao aquecimento. A condutividade elétrica influenciaria o quanto se aquece, mas não explica o encurvamento.\n\nAlternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AA dureza mede a resistência a riscos e não tem relação com o aquecimento nem com a curvatura da lâmina.
  • BA elasticidade trata da deformação sob força e da recuperação da forma, e aqui a deformação vem da temperatura.
  • DA compressibilidade é a variação de volume sob pressão, o que não ocorre no disjuntor.
  • EA condutividade elétrica afeta a passagem da corrente, mas não faz um metal se alongar mais que o outro e curvar a lâmina.

Assuntos: dilatação térmica, efeito Joule.

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