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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 105 do ENEM 2020

2º dia · Ciências da Natureza · H6 · Física: Máquinas térmicas e segunda lei da termodinâmica

Os manuais de refrigerador apresentam a recomendação de que o equipamento não deve ser instalado próximo a fontes de calor, como fogão e aquecedores, ou em local onde incida diretamente a luz do sol. A instalação em local inadequado prejudica o funcionamento do refrigerador e aumenta o consumo de energia.

O não atendimento dessa recomendação resulta em aumento do consumo de energia porque

  1. A
    o fluxo de calor por condução no condensador sofre considerável redução.
  2. B
    a temperatura da substância refrigerante no condensador diminui mais rapidamente.
  3. C
    o fluxo de calor promove significativa elevação da temperatura no interior do refrigerador.
  4. D
    a liquefação da substância refrigerante no condensador exige mais trabalho do compressor.
  5. E
    as correntes de convecção nas proximidades do condensador ocorrem com maior dificuldade.
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Resolução comentada

Um refrigerador funciona como uma máquina térmica invertida: o fluido refrigerante evapora dentro do aparelho, retirando calor dos alimentos, e depois é comprimido e liquefeito no condensador (a grade ou serpentina atrás ou embaixo), onde cede calor ao ambiente.

Para o condensador ceder calor, o ambiente ao redor precisa estar mais frio que o fluido. O gás sai do compressor quente e precisa se liquefazer.

Se o refrigerador está perto de fogão, aquecedor ou sol, o ar ao redor do condensador está mais quente. A diferença de temperatura entre o fluido e o ambiente diminui, e a troca de calor fica mais difícil.

Para conseguir liquefazer o fluido mesmo assim, o compressor precisa comprimi-lo a uma pressão maior, o que exige mais trabalho. Mais trabalho significa mais energia elétrica consumida.

Análise das alternativas:

  1. Fonte de calor próxima não reduz o fluxo de calor no condensador por condução como causa do consumo; o que muda é a dificuldade de ceder calor.
  2. Ambiente quente dificulta o resfriamento do fluido, não o acelera.
  3. O isolamento térmico da porta e das paredes impede que o calor externo eleve de modo significativo a temperatura interna. O problema está no condensador.
  4. A liquefação em ambiente mais quente exige mais trabalho do compressor. Essa é a causa correta.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AO problema não é redução do fluxo de calor por condução; a troca de calor com o ambiente é que fica mais difícil, e a alternativa inverte a causa.
  • BCom o ambiente mais quente, a temperatura do fluido no condensador diminui mais devagar, não mais rapidamente.
  • CO isolamento térmico do refrigerador evita elevação significativa da temperatura interna; o aumento de consumo vem do condensador.
  • EA convecção não é o fator decisivo, pois o ar quente nas proximidades reduz a diferença de temperatura e a eficiência da troca, não a ocorrência das correntes.

Assunto: Máquinas térmicas e segunda lei da termodinâmica.

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