Questão 30 do Enem 2009 comentada

Ciências da Natureza e suas Tecnologias · Física · Eletrodinâmica e circuitos elétricos. Tente responder antes de abrir o gabarito.

  • Enem 2009
  • 1º dia
  • Natureza
  • Física
  • Eletrodinâmica e circuitos elétricos
  • Dificuldade difícil

É possível, com 1 litro de gasolina, usando todo o calor produzido por sua combustão direta, aquecer 200 litros de água de 20 °C a 55 °C. Pode-se efetuar esse mesmo aquecimento por um gerador de eletricidade, que consome 1 litro de gasolina por hora e fornece 110 V a um resistor de 11 Ω, imerso na água, durante um certo intervalo de tempo. Todo o calor liberado pelo resistor é transferido à água.

Considerando que o calor específico da água é igual a 4,19 J g⁻¹ °C⁻¹, aproximadamente qual a quantidade de gasolina consumida para o aquecimento de água obtido pelo gerador, quando comparado ao obtido a partir da combustão?

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Gabarito oficial (INEP): D

Combustão direta (1 L de gasolina):

  • Massa de água: m = 200 L × 1000 g/L = 2,0 × 10⁵ g.
  • Calor necessário: Q = m · c · ΔT = 2,0 × 10⁵ g × 4,19 J/(g·°C) × 35 °C ≈ 2,93 × 10⁷ J.
  • Esse calor corresponde a 1 L de gasolina.

Gerador elétrico:

  • Potência do resistor: P = U²/R = (110 V)² / 11 Ω = 1100 W.
  • Tempo para fornecer 2,93 × 10⁷ J: Δt = Q / P ≈ 2,93 × 10⁷ J / 1100 W ≈ 2,67 × 10⁴ s ≈ 7,4 h.
  • Como o gerador consome 1 L/h, gasta cerca de 7,4 L de gasolina.

A razão é 7,4 L / 1 L ≈ 7. O gerador consome cerca de sete vezes mais gasolina que a combustão direta, como indica a alternativa D.

Dica Enem: em questões de energia, calcule a energia necessária com Q = m·c·ΔT e depois o tempo com P = U²/R. Compare a quantidade final de combustível, e não só as potências.

Conceitos cobrados: calor sensível e Q = m·c·ΔT; potência elétrica P = U²/R; conversão de energia química em térmica; comparação de rendimentos energéticos.

Comentário gerado por IA a partir do gabarito oficial e revisado automaticamente; pode conter erros — o gabarito do INEP prevalece. Dificuldade pelo parâmetro b divulgado pelo INEP nos microdados: 2,55.

Fonte: Prova oficial do Enem (INEP), ano 2009, 1º dia, questão 30.
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