ENEM 2007 — questão 43 de Física
Enunciado em texto
O uso mais popular de energia solar está associado ao fornecimento de água quente para fins domésticos. Na figura ao lado, é ilustrado um aquecedor de água constituído de dois tanques pretos dentro de uma caixa termicamente isolada e com cobertura de vidro, os quais absorvem energia solar.
[Figura: uma caixa inclinada, com cobertura de "vidraças duplas", contém dois tanques cilíndricos "pintados de preto", lado a lado, apoiados sobre uma "camada refletiva" no fundo da caixa. A "água fria" entra por um cano na parte de baixo, no ponto X; a "água quente" sai por um cano na parte de cima, no ponto Y.]
A. Hinrichs e M. Kleinbach. Energia e meio ambiente. São Paulo: Thompson, 3.ª ed., 2004, p. 529 (com adaptações).
Nesse sistema de aquecimento,
a) os tanques, por serem de cor preta, são maus absorvedores de calor e reduzem as perdas de energia.
b) a cobertura de vidro deixa passar a energia luminosa e reduz a perda de energia térmica utilizada para o aquecimento.
c) a água circula devido à variação de energia luminosa existente entre os pontos X e Y.
d) a camada refletiva tem como função armazenar energia luminosa.
e) o vidro, por ser bom condutor de calor, permite que se mantenha constante a temperatura no interior da caixa.
(Enunciado e figura: ENEM 2007, 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: qual afirmação descreve corretamente o papel de uma das peças do aquecedor solar.
Passo 1 — o caminho da energia. A luz do Sol (sobretudo visível) atravessa o vidro, bate nos tanques pretos e é absorvida: os tanques esquentam e passam calor para a água dentro deles.
Passo 2 — o papel do vidro (efeito estufa). O vidro é transparente à luz visível, mas os tanques quentes emitem radiação infravermelha, e para ela o vidro é quase opaco. Além disso, a cobertura fecha a caixa e impede que o ar quente lá dentro escape por convecção. Resultado: a energia entra com facilidade e sai com dificuldade. É exatamente o que diz a alternativa B.
Por que não as outras:
• (A) superfície preta é boa absorvedora de radiação; é por isso que os tanques são pintados de preto.
• (C) a água circula por convecção: a água aquecida fica menos densa e sobe, saindo por Y, enquanto a água fria, mais densa, entra por baixo, em X. Quem move a água é a diferença de temperatura (e de densidade), não uma "variação de energia luminosa".
• (D) a camada refletiva reflete a luz de volta para os tanques; ela não armazena energia.
• (E) o vidro é mau condutor de calor, e a temperatura dentro da caixa não fica constante: ela sobe durante a exposição ao Sol.
⚠️ A armadilha: a (E). Ela fala do vidro, que é a peça certa, mas com a física errada. O vidro ajuda porque segura o calor dentro (é isolante e barra o infravermelho), não porque conduz bem.
A ideia em uma frase: no aquecedor solar, o preto absorve, o vidro deixa a luz entrar e segura o calor (efeito estufa), e a convecção faz a água quente subir.
Resposta: alternativa B (o vidro deixa a luz passar e reduz a perda de calor).
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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