Questão 83 do ENEM 2012

Question

Aumentar a eficiência na queima de combustível dos motores a combustão e reduzir suas emissões de poluentes é a meta de qualquer fabricante de motores. É também o foco de uma pesquisa brasileira que envolve experimentos com plasma, o quarto estado da matéria e que está presente no processo de ignição. A interação da faísca emitida pela vela de ignição com as moléculas de combustível gera o plasma que provoca a explosão liberadora de energia que, por sua vez, faz o motor funcionar.

Disponível em: www.inovacaotecnologica.com.br. Acesso em: 22 jul. 2010 (adaptado).

No entanto, a busca da eficiência referenciada no texto apresenta como fator limitante

A
o tipo de combustível, fóssil, que utilizam. Sendo um insumo não renovável, em algum momento estará esgotado.
B
um dos princípios da termodinâmica, segundo o qual o rendimento de uma máquina térmica nunca atinge o ideal.
C
o funcionamento cíclico de todos os motores. A repetição contínua dos movimentos exige que parte da energia seja transferida ao próximo ciclo.
D
as forças de atrito inevitável entre as peças. Tais forças provocam desgastes contínuos que com o tempo levam qualquer material à fadiga e ruptura.
E
a temperatura em que eles trabalham. Para atingir o plasma, é necessária uma temperatura maior que a de fusão do aço com que se fazem os motores.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 83 do ENEM 2012

1º dia · Ciências da Natureza · H21 · Física: Máquinas térmicas e segunda lei da termodinâmica

Aumentar a eficiência na queima de combustível dos motores a combustão e reduzir suas emissões de poluentes é a meta de qualquer fabricante de motores. É também o foco de uma pesquisa brasileira que envolve experimentos com plasma, o quarto estado da matéria e que está presente no processo de ignição. A interação da faísca emitida pela vela de ignição com as moléculas de combustível gera o plasma que provoca a explosão liberadora de energia que, por sua vez, faz o motor funcionar.

Disponível em: www.inovacaotecnologica.com.br. Acesso em: 22 jul. 2010 (adaptado).

No entanto, a busca da eficiência referenciada no texto apresenta como fator limitante

A
o tipo de combustível, fóssil, que utilizam. Sendo um insumo não renovável, em algum momento estará esgotado.
B
um dos princípios da termodinâmica, segundo o qual o rendimento de uma máquina térmica nunca atinge o ideal.
C
o funcionamento cíclico de todos os motores. A repetição contínua dos movimentos exige que parte da energia seja transferida ao próximo ciclo.
D
as forças de atrito inevitável entre as peças. Tais forças provocam desgastes contínuos que com o tempo levam qualquer material à fadiga e ruptura.
E
a temperatura em que eles trabalham. Para atingir o plasma, é necessária uma temperatura maior que a de fusão do aço com que se fazem os motores.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

O texto fala em aumentar a eficiência (rendimento) de motores a combustão. Esse é um assunto de termodinâmica: motor é uma máquina térmica, que retira calor de uma fonte quente, converte parte em trabalho e obrigatoriamente descarta o resto na fonte fria.

A segunda lei da termodinâmica diz que nenhuma máquina térmica converte todo o calor em trabalho. Mesmo a máquina ideal, o ciclo de Carnot, tem rendimento \eta = 1 - \dfrac{T_{fria}}{T_{quente}}, sempre menor que 1 (100%), pois T_{fria} nunca é zero absoluto. Assim, o rendimento de qualquer máquina real fica abaixo desse limite ideal.

Assim, melhorar a queima e reduzir emissões aumenta o rendimento, mas há um teto imposto por esse princípio. Esse é o fator limitante geral da busca pela eficiência.

As demais alternativas não servem:

O esgotamento do combustível fóssil é problema de sustentabilidade, não de eficiência.
Parte da energia não é "transferida ao próximo ciclo"; ela é dissipada como calor.
O atrito reduz o rendimento, mas pode ser minimizado, e não é o limite fundamental.
O plasma se forma localmente na faísca, sem levar o motor a fundir.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

Atrata da não renovabilidade do combustível fóssil, que é questão de recursos, não de limite de eficiência do motor.
Cinventa que parte da energia é passada ao próximo ciclo; o que sobra é rejeitado como calor para a fonte fria.
Do atrito é uma perda real, mas pode ser reduzido e não é o limite fundamental; o desgaste é questão de durabilidade.
Eo plasma é gerado só na faísca, em região minúscula, e não exige que o motor trabalhe acima da temperatura de fusão do aço.

Assunto: Máquinas térmicas e segunda lei da termodinâmica.

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