Questão 57 · Física: Termodinâmica e máquinas térmicas
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
- A) expansão do nitrogênio durante a ebulição.
- B) absorção de calor pelo nitrogênio durante a ebulição.
- C) realização de trabalho sobre o nitrogênio durante a liquefação.
- D) retirada de água e gás carbônico da atmosfera antes do resfriamento.
- E) liberação de calor do nitrogênio para a vizinhança durante a liquefação.
Marque a alternativa correta:
Gabarito: C
Gabarito definitivo divulgado pela banca INEP (ENEM 2015).
Comentário
Gabarito: 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).
Fundamentos: Primeira lei da termodinâmica e trabalho sobre um gás · Liquefação de gases e expansão · Armazenamento de energia por ar liquefeito
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 2015 (Enem — 1º dia (Ciências Humanas e suas Tecnologias e Ciências da Natureza e suas Tecnologias)), questão 57, com o gabarito definitivo da banca. Comentário: Equipe Cravei · como fazemos e revisamos.