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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 52 do ENEM 2010

1º dia · Ciências da Natureza · H7 · Física: Potência e rendimento

Com o objetivo de se testar a eficiência de fornos de micro-ondas, planejou-se o aquecimento em 10\text{ }^\text{o}\text{C} de amostras de diferentes substâncias, cada uma com determinada massa, em cinco fornos de marcas distintas. Nesse teste, cada forno operou à potência máxima.

O forno mais eficiente foi aquele que

  1. A
    forneceu a maior quantidade de energia às amostras.
  2. B
    cedeu energia à amostra de maior massa em mais tempo.
  3. C
    forneceu a maior quantidade de energia em menos tempo.
  4. D
    cedeu energia à amostra de menor calor específico mais lentamente.
  5. E
    forneceu a menor quantidade de energia às amostras em menos tempo.
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Resolução comentada

O teste aquece amostras em 10\ \text{°C} e cada forno opera à potência máxima. Para elevar a temperatura de uma amostra, a energia necessária é Q = m\,c\,\Delta T, que depende só da massa, do calor específico e da variação de temperatura. Ela não depende do forno.

A potência é a energia fornecida por unidade de tempo:

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

O que muda de um forno para outro, portanto, é o tempo que ele leva para entregar essa energia. Isso significa que a eficiência de um forno se mede pela rapidez com que ele transfere energia à amostra, ou seja, pela maior potência útil.

  1. Quanto mais energia o forno fornecer, e quanto menos tempo gastar para isso, maior é a razão Q/\Delta t.
  2. Essa razão é a potência efetiva do forno, e o mais eficiente é o de maior valor.

Analisando as alternativas: fornecer muita energia sem considerar o tempo (A) não mede eficiência, pois basta funcionar por mais tempo. Levar mais tempo (B) ou agir mais lentamente (D) indica potência menor. Fornecer menos energia (E) também não indica eficiência. Só a (C) une maior energia e menor tempo, isto é, maior potência.

Alternativa C.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Aconsidera só a energia total, sem o tempo; um forno lento também pode fornecer muita energia.
  • Bgastar mais tempo com a amostra de maior massa indica menor potência, não maior eficiência.
  • Dceder energia mais lentamente significa potência menor, o oposto de eficiência.
  • Efornecer menos energia não caracteriza eficiência; o critério é a energia por unidade de tempo.

Assuntos: Potência e rendimento, Calorimetria: calor sensível e trocas de calor.

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