Questão 30 · Física: Eletrodinâmica e circuitos elétricos
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?
- A) A quantidade de gasolina consumida é igual para os dois casos.
- B) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é duas vezes maior que a consumida na combustão.
- C) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é duas vezes menor que a consumida na combustão.
- D) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é sete vezes maior que a consumida na combustão.
- E) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é sete vezes menor que a consumida na combustão.
Marque a alternativa correta:
Gabarito: D
Gabarito definitivo divulgado pela banca INEP (ENEM 2009).
Comentário
Gabarito: 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.
Fundamentos: calor sensível e Q = m·c·ΔT · potência elétrica P = U²/R · conversão de energia química em térmica · comparação de rendimentos energéticos
Comentário gerado pela Cravei IA a partir do enunciado e do gabarito definitivo divulgado pela banca, e conferido por uma verificação automática. A IA pode errar: o gabarito oficial sempre prevalece.
Fonte: prova INEP ENEM 2009 (Enem — 1º dia (Ciências da Natureza e suas Tecnologias e Ciências Humanas e suas Tecnologias)), questão 30, com o gabarito definitivo da banca. Comentário: Equipe Cravei · como fazemos e revisamos.