ENEM 2009 — questão 20 de Física
Enunciado em texto
O esquema mostra um diagrama de bloco de uma estação geradora de eletricidade abastecida por combustível fóssil.
[Figura: “Combustível + ar” queima embaixo de uma caldeira com ; os “Gases da combustão” saem por uma chaminé. O “Vapor” sai da caldeira e vai para a “Turbina”, ligada por um eixo ao “Gerador”, que manda “Eletricidade” para uma torre de transmissão. Da turbina, o vapor passa pelo “Condensador”, uma serpentina resfriada pela água de um “Lago” (“Entrada fria”, “Saída quente”). O “Líquido” que sai do condensador é devolvido à caldeira por uma “Bomba”.]
HINRICHS, R. A.; KLEINBACH, M. Energia e meio ambiente. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2003 (adaptado).
Se fosse necessário melhorar o rendimento dessa usina, que forneceria eletricidade para abastecer uma cidade, qual das seguintes ações poderia resultar em alguma economia de energia, sem afetar a capacidade de geração da usina?
a) Reduzir a quantidade de combustível fornecido à usina para ser queimado.
b) Reduzir o volume de água do lago que circula no condensador de vapor.
c) Reduzir o tamanho da bomba usada para devolver a água líquida à caldeira.
d) Melhorar a capacidade dos dutos com vapor conduzirem calor para o ambiente.
e) Usar o calor liberado com os gases pela chaminé para mover um outro gerador.
(Enunciado e figura: ENEM 2009, aplicação regular, Caderno 2 – Amarelo — 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: uma ação que aumente o rendimento sem diminuir a eletricidade produzida.
Passo 1 — onde a energia se perde. Uma usina térmica é uma máquina térmica: recebe calor da queima, transforma uma parte em trabalho na turbina e rejeita o resto. Pela segunda lei da termodinâmica, parte do calor tem sempre de ser rejeitada; aqui ela sai em dois lugares: com os gases quentes da chaminé e com a água do lago que esfria o condensador.
Passo 2 — aproveitar o que seria jogado fora. Usar o calor dos gases da chaminé para mover outro gerador transforma em eletricidade uma energia que já estava perdida. A usina principal continua igual (a capacidade não cai), e a mesma quantidade de combustível passa a gerar mais eletricidade: o rendimento total sobe. É a ideia do ciclo combinado e da cogeração.
Por que não as outras:
• (A) menos combustível significa menos vapor e menos eletricidade: afeta a capacidade de geração;
• (B) menos água no condensador condensa pior o vapor, a pressão na saída da turbina sobe e ela produz menos trabalho;
• (C) a bomba precisa devolver à caldeira toda a água que circula; uma bomba menor não dá conta do ciclo;
• (D) dutos que conduzem mais calor para o ambiente perdem mais energia antes da turbina: o rendimento cai.
⚠️ A armadilha: a (A). Ela economiza combustível, mas à custa de gerar menos energia. Melhorar o rendimento é tirar mais energia útil da mesma quantidade de combustível.
A ideia em uma frase: numa usina térmica, boa parte do calor é rejeitada; reaproveitar esse calor é o caminho para aumentar o rendimento.
Resposta: alternativa E.
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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