Questão 7 (1º dia) da 2ª fase da UNICAMP 2023
Leia o texto e responda, em português, às questões.
Glass impacts in our lives in myriad ways. To celebrate its pivotal role in moving us towards a more sustainable future and how it supports the evolution of a fairer society, the United Nations has declared 2022 to be the International Year of Glass. Alicia Durán, President of the International Commission on Glass, highlights its importance in the delivery of COVID-19 vaccines: “Glass is vital in making sure we can preserve these vaccines”. That is because glass does not leach chemicals into the vaccine, nor does it alter the chemistry of the drug.
Being 100% recyclable and inherently sustainable, glass can be infinitely melted and reformed. Melting glass requires considerable energy to reach the necessary high temperatures (>1500°C) and, currently, 95% of all glass melting uses fossil fuels, mostly natural gas or heavy oil. Melting soda-lime-silica glass from raw materials requires a theoretical energy of about 2.6 MJ/kg. When only cullet* is used instead of raw materials, this is reduced to 1.9 MJ/kg.
*cullet: recycled broken or waste glass used in glassmaking
(Adaptado de: https://www.saint-gobain.com/en/magazine/why-2022-international-year-glass, acessado em 14/10/2022; DURÁN, Alicia; PARKER, John M. (Eds.). Welcome to the Glass Age. Madri: Editorial CSC, 2022.)
a) Por que o material abordado no texto foi escolhido pelas Nações Unidas como o material do ano de 2022? Cite duas razões que reforçam a relevância desse material na entrega das vacinas contra COVID-19.
b) Um forno é usado para produzir o material descrito acima. Nesse forno, já em operação, são adicionados insumos para produção de uma massa m = 36\text{ kg} do referido material, de forma que tais materiais sejam fundidos em um intervalo de tempo \Delta t = 2\text{ horas}. Para isso, é necessário que haja um aumento na potência fornecida ao forno. Sem considerar qualquer nova perda de calor pelo forno, calcule a diferença entre os aumentos de potência para as duas seguintes situações: i) se o insumo for 100% composto por material reciclado (100% glass), ii) se o insumo não contiver material reciclado (100% raw materials). Além disso, em qual situação o consumo de potência é menor?
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Resolução comentada
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a) O texto diz que a ONU declarou 2022 o Ano Internacional do Vidro para celebrar o papel central do vidro na transição para um futuro mais sustentável e no apoio à evolução de uma sociedade mais justa. O vidro é 100% reciclável e pode ser fundido e remodelado infinitamente.
Sobre as vacinas contra a COVID-19, Alicia Durán afirma que o vidro é vital para preservá-las. As duas razões são:
- o vidro não libera (não "lixivia") substâncias químicas para dentro da vacina;
- o vidro não altera a química do medicamento.
Resposta: a ONU o escolheu por seu papel na sustentabilidade e na construção de uma sociedade mais justa. Nas vacinas, o vidro não libera químicos para o conteúdo e não altera a química do fármaco.
b) Energia necessária para fundir m = 36\ \text{kg} em cada caso:
- Só material reciclado (cullet): E_1 = 1{,}9\ \text{MJ/kg} \times 36\ \text{kg} = 68{,}4\ \text{MJ}.
- Só matérias-primas: E_2 = 2{,}6\ \text{MJ/kg} \times 36\ \text{kg} = 93{,}6\ \text{MJ}.
O intervalo é \Delta t = 2\ \text{h} = 7200\ \text{s}. A potência adicional é P = E/\Delta t:
A diferença é:
O consumo de potência é menor quando o insumo é 100% material reciclado (cullet).
Resposta: a diferença entre os aumentos de potência é de 3{,}5\ \text{kW} (9{,}5\ \text{kW} contra 13\ \text{kW}). O consumo é menor com 100% material reciclado.
Assuntos: interpretação de texto, potência e energia térmica.
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