ENEM 2002 — questão 47 de Física
Enunciado em texto
O diagrama mostra a utilização das diferentes fontes de energia no cenário mundial. Embora aproximadamente um terço de toda energia primária seja orientada à produção de eletricidade, apenas 10% do total são obtidos em forma de energia elétrica útil.
[Diagrama: uma barra vertical “ENERGIA PRIMÁRIA”, com escala de 0 a 100% (marcas de 10% em 10%). A faixa de 0 a 30% está indicada como “Energia para produção de eletricidade”. Dentro dela, a parte de 10% a 30% é “Calor perdido na produção”, e a parte de 0 a 10% é “Energia elétrica útil”.]
A pouca eficiência do processo de produção de eletricidade deve-se, sobretudo, ao fato de as usinas
a) nucleares utilizarem processos de aquecimento, nos quais as temperaturas atingem milhões de graus Celsius, favorecendo perdas por fissão nuclear.
b) termelétricas utilizarem processos de aquecimento a baixas temperaturas, apenas da ordem de centenas de graus Celsius, o que impede a queima total dos combustíveis fósseis.
c) hidrelétricas terem o aproveitamento energético baixo, uma vez que parte da água em queda não atinge as pás das turbinas que acionam os geradores elétricos.
d) nucleares e termelétricas utilizarem processos de transformação de calor em trabalho útil, no qual as perdas de calor são sempre bastante elevadas.
e) termelétricas e hidrelétricas serem capazes de utilizar diretamente o calor obtido do combustível para aquecer a água, sem perda para o meio.
(Enunciado e figura: ENEM 2002, prova 1 – Amarela — INEP.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
O que a questão pede: por que, de cada 30 partes de energia primária usadas para fazer eletricidade, só 10 viram energia elétrica útil.
Passo 1 — o rendimento pelo diagrama:
Cerca de dois terços da energia se perdem, e o diagrama diz como: calor perdido na produção.
Passo 2 — por que se perde tanto calor. A maior parte da eletricidade do mundo vem de usinas térmicas (carvão, petróleo, gás, nuclear). Todas são máquinas térmicas: aquecem água, o vapor gira a turbina, e o vapor tem de ser resfriado no condensador para o ciclo recomeçar. A segunda lei da Termodinâmica diz que nenhuma máquina térmica transforma todo o calor em trabalho: uma parte grande tem de ser rejeitada para a fonte fria (rio, mar, torres de resfriamento). Rendimentos de 30% a 40% são típicos.
Por que não as outras: (A) a fissão é justamente o que libera a energia, não uma perda, e o reator não chega a milhões de graus; (B) a queima nas caldeiras é praticamente completa, e a perda não vem disso; (C) as hidrelétricas são as usinas de maior rendimento (cerca de 90%); (E) nenhuma usina térmica trabalha sem perda para o meio, e hidrelétrica não usa calor.
⚠️ A armadilha: a (A) ou a (B), que soam técnicas por citarem temperaturas. Mas o limite não é “temperatura alta demais” nem “queima incompleta”: é a própria natureza da conversão de calor em trabalho.
A ideia em uma frase: usina térmica é máquina térmica, e nenhuma máquina térmica transforma todo o calor em trabalho — a maior parte vai embora como calor.
Resposta: alternativa D.
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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