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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 26 do ENEM 2002

Prova · Física: Potência e rendimento

Na comparação entre diferentes processos de geração de energia, devem ser considerados aspectos econômicos, sociais e ambientais. Um fator economicamente relevante nessa comparação é a eficiência do processo. Eis um exemplo: a utilização do gás natural como fonte de aquecimento pode ser feita pela simples queima num fogão (uso direto), ou pela produção de eletricidade em uma termoelétrica e uso de aquecimento elétrico (uso indireto). Os rendimentos correspondentes a cada etapa de dois desses processos estão indicados entre parênteses no esquema.

Esquema comparativo entre o processo P1 (uso direto), onde o gás passa pela distribuição por gasoduto com rendimento 0,95 e fornalha de gás com rendimento 0,70 até o calor liberado, e o processo P2 (uso indireto), onde o gás liberado passa por termoelétrica com rendimento 0,40, distribuição elétrica com rendimento 0,90 e aquecedor elétrico com rendimento 0,95 até o calor.

Na comparação das eficiências, em termos globais, entre esses dois processos (direto e indireto), verifica-se que

  1. A
    a menor eficiência de \text{P}_2 deve-se, sobretudo, ao baixo rendimento da termoelétrica.
  2. B
    a menor eficiência de \text{P}_2 deve-se, sobretudo, ao baixo rendimento na distribuição.
  3. C
    a maior eficiência de \text{P}_2 deve-se ao alto rendimento do aquecedor elétrico.
  4. D
    a menor eficiência de \text{P}_1 deve-se, sobretudo, ao baixo rendimento da fornalha.
  5. E
    a menor eficiência de \text{P}_1 deve-se, sobretudo, ao alto rendimento de sua distribuição.
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Resolução comentada

O rendimento global de um processo em etapas é o produto dos rendimentos de cada etapa, porque a energia que sai de uma etapa é a que entra na seguinte.

  1. Processo P1 (uso direto): \eta_1 = 0{,}95 \times 0{,}70 = 0{,}665, ou seja, cerca de 66,5%.
  2. Processo P2 (uso indireto): \eta_2 = 0{,}40 \times 0{,}90 \times 0{,}95 = 0{,}342, ou seja, cerca de 34,2%.

Logo, P2 é menos eficiente que P1: aproveita só cerca de um terço da energia do gás, contra dois terços de P1.

Agora, qual etapa pesa mais? Em P2, as perdas por etapa são: termoelétrica 60%, distribuição 10% e aquecedor 5%. A etapa de rendimento muito baixo (0,40) é a que mais reduz o resultado final. Por isso, a menor eficiência de P2 se deve sobretudo ao baixo rendimento da termoelétrica.

Em P1, a menor perda é a da distribuição (5%), e a fornalha (30%) é a etapa mais perdulária, mas P1 é o processo mais eficiente, então as alternativas que falam em "menor eficiência de P1" partem de uma premissa falsa.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BA distribuição de P2 tem rendimento 0,90, perda de apenas 10%; o maior responsável é a termoelétrica (0,40).
  • CP2 é o menos eficiente (0,342 contra 0,665), e o aquecedor (0,95) é uma das etapas de menor perda.
  • DP1 não é o menos eficiente: com 0,665, supera P2, que tem 0,342.
  • EP1 é o mais eficiente, e um rendimento alto de distribuição (0,95) nunca causa menor eficiência.

Assunto: Potência e rendimento.

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Ver como caiu na prova Questão 26 no caderno Amarela do ENEM 2002