PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 19 do ITA 2026

1ª fase · Física · Física: Máquinas térmicas e segunda lei da termodinâmica

Texto-base das questões 13 a 24 · 1ª fase

Quando e se necessário, use os seguintes valores para as quantidades a seguir:
Aceleração local da gravidade g = 10\ \text{m/s}^2.
\sqrt{2} \approx 1{,}4; \sqrt{3} \approx 1{,}7; \sqrt{5} \approx 2{,}2 \sqrt{7} \approx 2{,}6.

Em um escritório, trabalham 10 funcionários de segunda a sexta, em um regime de oito horas por dia. Diariamente o ar-condicionado é ligado para manter o local de trabalho a 17 °C, sendo que o ambiente externo está a uma temperatura de 37 °C. Considere que o ar-condicionado funcione com máxima eficiência e que ele age apenas para retirar o calor gerado pelas pessoas, que é de 100\text{ W} por funcionário. Sabendo que a tarifa da energia elétrica é de R$ 0,91 por kWh, assinale o custo aproximado para usar o ar-condicionado durante 4 semanas.

  1. A
    R$ 8,00.
  2. B
    R$ 10,00.
  3. C
    R$ 14,00.
  4. D
    R$ 80,00.
  5. E
    R$ 170,00.
Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.
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Resolução comentada

O ar-condicionado é uma máquina frigorífica. Com eficiência máxima, ele opera como refrigerador de Carnot, e a eficiência é e = \dfrac{T_f}{T_q - T_f}, com temperaturas em kelvin.

  1. Temperaturas: T_f = 17 + 273 = 290\ \text{K} e T_q = 37 + 273 = 310\ \text{K}.

  2. Eficiência: e = \dfrac{290}{310 - 290} = 14{,}5.

  3. Calor a retirar por segundo (potência térmica): 10 \times 100 = 1000\ \text{W}.

  4. Como e = \dfrac{Q_f}{W}, a potência elétrica é P = \dfrac{1000}{14{,}5} \approx 69\ \text{W}.

  5. Tempo de uso: 8 h por dia, 5 dias por semana, 4 semanas, ou seja, 8 \times 5 \times 4 = 160\ \text{h}.

  6. Energia: E = 0{,}069\ \text{kW} \times 160\ \text{h} \approx 11\ \text{kWh}.

  7. Custo: 11 \times 0{,}91 \approx \text{R\$ } 10{,}00.

O resultado mais próximo é R$ 10,00.

Alternativa B.

Pegadinha: A alternativa E engana quem iguala a potência elétrica aos 1000 W de calor das pessoas, esquecendo de dividir pela eficiência do refrigerador.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AValor menor que o obtido; não decorre de nenhum cálculo coerente com a eficiência de Carnot.
  • CValor acima do calculado; seria obtido com eficiência bem menor, o que contraria o enunciado de máxima eficiência.
  • DCorresponde a cerca de 88 kWh; erra por um fator próximo de 8, por exemplo ao usar tempo ou potência incorretos.
  • ESupõe que o ar-condicionado consome 1000 W, sem dividir pela eficiência de Carnot (160 kWh).

Assuntos: Máquinas térmicas e segunda lei da termodinâmica, Consumo de energia elétrica e instalações residenciais.

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Fonte: ITA 2026 · 1ª fase. Prova oficial ↗