PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 39 do ENEM 2009

1º dia · Ciências da Natureza · Física: Máquinas térmicas e segunda lei da termodinâmica

A invenção da geladeira proporcionou uma revolução no aproveitamento dos alimentos, ao permitir que fossem armazenados e transportados por longos períodos. A figura apresentada ilustra o processo cíclico de funcionamento de uma geladeira, em que um gás no interior de uma tubulação é forçado a circular entre o congelador e a parte externa da geladeira. É por meio dos processos de compressão, que ocorre na parte externa, e de expansão, que ocorre na parte interna, que o gás proporciona a troca de calor entre o interior e o exterior da geladeira.

Esquema simplificado do ciclo de funcionamento de uma geladeira, mostrando o compartimento do congelador na parte superior com sua tubulação em serpentina, e na parte inferior o compressor, a válvula de expansão e a serpentina externa.

Disponível em: http://home.howstuffworks.com.
Acesso em: 19 out. 2008 (adaptado).

Nos processos de transformação de energia envolvidos no funcionamento da geladeira,

  1. A
    a expansão do gás é um processo que cede a energia necessária ao resfriamento da parte interna da geladeira.
  2. B
    o calor flui de forma não-espontânea da parte mais fria, no interior, para a mais quente, no exterior da geladeira.
  3. C
    a quantidade de calor cedida ao meio externo é igual ao calor retirado da geladeira.
  4. D
    a eficiência é tanto maior quanto menos isolado termicamente do ambiente externo for o seu compartimento interno.
  5. E
    a energia retirada do interior pode ser devolvida à geladeira abrindo-se a sua porta, o que reduz seu consumo de energia.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
Reportar erro na questão
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Resolução comentada

A geladeira é uma máquina térmica operando ao contrário. Pela 2ª Lei da Termodinâmica, o calor flui espontaneamente do corpo quente para o frio. Para ele ir do interior (frio) para o exterior (quente), é preciso realizar trabalho, que é fornecido pelo compressor.

O ciclo funciona assim:

  1. Na parte interna, o gás se expande, esfria e absorve calor dos alimentos, resfriando o interior.
  2. O compressor comprime o gás, que esquenta e fica mais quente que o ambiente.
  3. Na serpentina externa, o gás cede calor ao meio externo.

Análise das alternativas:

  • A: a expansão faz o gás esfriar e absorver calor, mas não "cede energia" ao interior. O resfriamento vem da absorção de calor pelo gás.
  • B: está correta. O fluxo do frio para o quente é não espontâneo e só ocorre porque o compressor realiza trabalho.
  • C: o calor cedido ao exterior é o calor retirado do interior mais o trabalho do compressor, então é maior, não igual.
  • D: quanto pior o isolamento, mais calor entra e mais o compressor trabalha; a eficiência diminui.
  • E: abrir a porta só faz o calor do ambiente entrar, aumentando o consumo. A energia não retorna de graça.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AO gás se expande e absorve calor do interior; ele não cede energia para resfriá-lo.
  • CO calor rejeitado ao exterior é o retirado do interior somado ao trabalho do compressor, logo é maior.
  • DMenos isolamento térmico faz entrar mais calor, exigindo mais trabalho e reduzindo a eficiência.
  • EAbrir a porta permite a entrada de calor e aumenta o consumo, não o reduz.

Assunto: Máquinas térmicas e segunda lei da termodinâmica.

Reportar erro na resolução
O que está errado?
Sem cadastro: não guardamos quem enviou.
Ver como caiu na prova Questão 39 no caderno Azul do ENEM 2009

Nos cadernos: Azul 39Amarelo 39Branco 39Rosa 39