Questão 57 do Enem 2015 comentada

Ciências da Natureza e suas Tecnologias · Física · Termodinâmica e máquinas térmicas. Tente responder antes de abrir o gabarito.

  • Enem 2015
  • 1º dia
  • Natureza
  • Física
  • Termodinâmica e máquinas térmicas
  • Habilidade H8
  • Dificuldade média

O ar atmosférico pode ser utilizado para armazenar o excedente de energia gerada no sistema elétrico, diminuindo seu desperdício, por meio do seguinte processo: água e gás carbônico são inicialmente removidos do ar atmosférico e a massa de ar restante é resfriada até −198 °C. Presente na proporção de 78% dessa massa de ar, o nitrogênio gasoso é liquefeito, ocupando um volume 700 vezes menor. A energia excedente do sistema elétrico é utilizada nesse processo, sendo parcialmente recuperada quando o nitrogênio líquido, exposto à temperatura ambiente, entra em ebulição e se expande, fazendo girar turbinas que convertem energia mecânica em energia elétrica.

MACHADO, R. Disponível em: www.correiobraziliense.com.br. Acesso em: 9 set. 2013 (adaptado).

No processo descrito, o excedente de energia elétrica é armazenado pela

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Gabarito oficial (INEP): C

O processo guarda energia em forma de nitrogênio liquefeito. Para liquefazer o gás, é preciso comprimi-lo e resfriá-lo muito, até −198 °C. Essa compressão exige trabalho externo, e é esse trabalho, vindo do excedente elétrico, que fica armazenado no nitrogênio.

Na recuperação, o nitrogênio líquido entra em ebulição e se expande, movendo as turbinas. Por isso o excedente é armazenado pela realização de trabalho sobre o nitrogênio durante a liquefação, alternativa C.

  • (A) A expansão do nitrogênio na ebulição é a etapa de recuperação da energia, e não o armazenamento.
  • (B) A absorção de calor na ebulição é o que faz o nitrogênio voltar a gás, no momento de devolver energia, e não o armazenamento.
  • (D) Retirar água e gás carbônico é uma etapa de preparação do ar, e não armazena energia elétrica.
  • (E) A liberação de calor na liquefação acontece, mas o que armazena a energia é o trabalho realizado sobre o gás, e não o calor perdido.

Dica Enem: em questões sobre armazenamento de energia, identifique em qual etapa a energia entra no sistema (aqui, na liquefação) e em qual ela sai (na expansão que move as turbinas).

Conceitos cobrados: Primeira lei da termodinâmica e trabalho sobre um gás; Liquefação de gases e expansão; Armazenamento de energia por ar liquefeito.

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: 1,58.

Fonte: Prova oficial do Enem (INEP), ano 2015, 1º dia, questão 57.
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