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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 14 do ENEM 2009

1º dia · Ciências da Natureza · Física: Potência e rendimento

A eficiência de um processo de conversão de energia é definida como a razão entre a produção de energia ou trabalho útil e o total de entrada de energia no processo. A figura mostra um processo com diversas etapas. Nesse caso, a eficiência geral será igual ao produto das eficiências das etapas individuais. A entrada de energia que não se transforma em trabalho útil é perdida sob formas não utilizáveis (como resíduos de calor).

Esquema das etapas de conversão de energia química em luminosa: Usina de força com E1 = 0,35; Linhas de transmissão com E2 = 0,90; e Luz com E3 = 0,05, resultando em Eficiência geral = 1,6%.

HINRICHS, R. A. Energia e Meio Ambiente. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2003 (adaptado).

Aumentar a eficiência dos processos de conversão de energia implica economizar recursos e combustíveis. Das propostas seguintes, qual resultará em maior aumento da eficiência geral do processo?

  1. A
    Aumentar a quantidade de combustível para queima na usina de força.
  2. B
    Utilizar lâmpadas incandescentes, que geram pouco calor e muita luminosidade.
  3. C
    Manter o menor número possível de aparelhos elétricos em funcionamento nas moradias.
  4. D
    Utilizar cabos com menor diâmetro nas linhas de transmissão a fim de economizar o material condutor.
  5. E
    Utilizar materiais com melhores propriedades condutoras nas linhas de transmissão e lâmpadas fluorescentes nas moradias.
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Resolução comentada

A eficiência geral é o produto das eficiências de cada etapa: E = E_1 \times E_2 \times E_3 = 0{,}35 \times 0{,}90 \times 0{,}05 = 0{,}01575 \approx 1{,}6\%. Para aumentá-la, é preciso melhorar alguma etapa, ou seja, elevar algum dos fatores do produto.

Agora, avalie cada proposta:

  1. Colocar mais combustível na usina aumenta a entrada de energia, mas não muda a razão entre energia útil e energia total. E_1 continua igual, então a eficiência não muda.
  2. Lâmpadas incandescentes transformam a maior parte da energia em calor, e não em luz. Isso reduz E_3, contrariando o que a alternativa afirma.
  3. Usar menos aparelhos reduz o consumo, mas não altera as eficiências das etapas. Economiza energia sem melhorar a eficiência do processo.
  4. Cabos mais finos têm maior resistência elétrica, o que aumenta a perda por efeito Joule. Isso diminui E_2.
  5. Materiais melhores condutores reduzem a resistência e, portanto, as perdas na transmissão, elevando E_2. Lâmpadas fluorescentes transformam mais energia em luz do que as incandescentes, elevando E_3. Duas etapas melhoram ao mesmo tempo, e o produto aumenta.

Só essa proposta aumenta de fato a eficiência geral.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AMais combustível aumenta a energia de entrada, mas não altera a razão entre energia útil e total; a eficiência continua a mesma.
  • BLâmpadas incandescentes dissipam quase tudo como calor, então reduzem E_3; a afirmação de que geram pouco calor é falsa.
  • CUsar menos aparelhos economiza energia, mas não melhora a eficiência de nenhuma etapa do processo.
  • DCabos mais finos têm maior resistência e maiores perdas por aquecimento, diminuindo E_2.

Assunto: Potência e rendimento.

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