Questão 54 do Enem 2016 comentada

Ciências da Natureza e suas Tecnologias · Física · Termologia e calorimetria. Tente responder antes de abrir o gabarito.

  • Enem 2016
  • 1º dia
  • Natureza
  • Física
  • Termologia e calorimetria
  • Habilidade H23
  • Dificuldade média

Durante a primeira fase do projeto de uma usina de geração de energia elétrica, os engenheiros da equipe de avaliação de impactos ambientais procuram saber se esse projeto está de acordo com as normas ambientais. A nova planta estará localizada à beira de um rio, cuja temperatura média da água é de 25 °C, e usará a sua água somente para refrigeração. O projeto pretende que a usina opere com 1,0 MW de potência elétrica e, em razão de restrições técnicas, o dobro dessa potência será dissipada por seu sistema de arrefecimento, na forma de calor. Para atender a resolução número 430, de 13 de maio de 2011, do Conselho Nacional do Meio Ambiente, com uma ampla margem de segurança, os engenheiros determinaram que a água só poderá ser devolvida ao rio com um aumento de temperatura de, no máximo, 3 °C em relação à temperatura da água do rio captada pelo sistema de arrefecimento. Considere o calor específico da água igual a 4 kJ/(kg °C). Para atender essa determinação, o valor mínimo do fluxo de água, em kg/s, para a refrigeração da usina deve ser mais próximo de

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Gabarito oficial (INEP): C

A água do rio absorve o calor rejeitado pelo sistema de arrefecimento. O calor dissipado é o dobro da potência elétrica: Pot_térmica = 2 × 1,0 MW = 2,0 MW = 2 000 kJ/s.

Usando Q = m·c·ΔT, com c = 4 kJ/(kg·°C) e ΔT máximo = 3 °C:

Passo 1 – calor absorvido por segundo:

  • Q/Δt = 2 000 kJ/s

Passo 2 – massa de água por segundo (fluxo mínimo):

  • ṁ = (Q/Δt) / (c·ΔT) = 2 000 / (4 × 3) = 2 000 / 12 ≈ 167 kg/s

Alternativa C. Por que as outras estão erradas:

  • (A) 42: é o resultado se o ΔT ou a potência estiver errado por um fator grande.
  • (B) 84: parece ser a metade do valor correto, por usar 1 MW em vez de 2 MW.
  • (D) 250: corresponde a ΔT menor que o permitido ou a calor maior.
  • (E) 500: resulta de usar ΔT de 1 °C.

A resposta segue o gabarito oficial.

Conceitos cobrados: Calor sensível: Q = m·c·ΔT; Potência térmica e potência elétrica; Vazão mássica (kg/s).

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: 1,92.

Fonte: Prova oficial do Enem (INEP), ano 2016, 1º dia, questão 54.
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