Questão 54 · Física: Termologia e calorimetria
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
- A) 42.
- B) 84.
- C) 167.
- D) 250.
- E) 500.
Marque a alternativa correta:
Gabarito: C
Gabarito definitivo divulgado pela banca INEP (ENEM 2016).
Comentário
Gabarito: 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.
Fundamentos: Calor sensível: Q = m·c·ΔT · Potência térmica e potência elétrica · Vazão mássica (kg/s)
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 2016 (Enem — 1º dia (Ciências Humanas e suas Tecnologias e Ciências da Natureza e suas Tecnologias)), questão 54, com o gabarito definitivo da banca. Comentário: Equipe Cravei · como fazemos e revisamos.