ENEM 2009 — questão 39 de Física
Enunciado em texto
A invenção da geladeira proporcionou uma revolução no aproveitamento dos alimentos, ao permitir que fossem armazenados e transportados por longos períodos. A figura apresentada ilustra o processo cíclico de funcionamento de uma geladeira, em que um gás no interior de uma tubulação é forçado a circular entre o congelador e a parte externa da geladeira. É por meio dos processos de compressão, que ocorre na parte externa, e de expansão, que ocorre na parte interna, que o gás proporciona a troca de calor entre o interior e o exterior da geladeira.
[Figura: esquema de uma geladeira com uma serpentina no “Compartimento do congelador”, na parte de cima, ligada a um “Compressor” e a uma “Válvula de expansão”; outra serpentina fica na parte de trás/externa, embaixo. Uma seta indica o sentido de circulação do gás.]
Disponível em: http://home.howstuffworks.com. Acesso em: 19 out. 2008 (adaptado).
Nos processos de transformação de energia envolvidos no funcionamento da geladeira,
a) a expansão do gás é um processo que cede a energia necessária ao resfriamento da parte interna da geladeira.
b) o calor flui de forma não-espontânea da parte mais fria, no interior, para a mais quente, no exterior da geladeira.
c) a quantidade de calor cedida ao meio externo é igual ao calor retirado da geladeira.
d) a eficiência é tanto maior quanto menos isolado termicamente do ambiente externo for o seu compartimento interno.
e) a energia retirada do interior pode ser devolvida à geladeira abrindo-se a sua porta, o que reduz seu consumo de energia.
(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: qual afirmação descreve corretamente a física da geladeira.
Passo 1 — o que a geladeira faz. Ela tira calor do interior (frio) e joga para a cozinha (quente). Espontaneamente, o calor só flui do quente para o frio; pela segunda lei da termodinâmica, levá-lo no sentido contrário exige trabalho externo — o do compressor. Por isso o fluxo é não espontâneo: é a alternativa (B).
Passo 2 — o balanço de energia. O calor jogado fora é a soma do calor retirado do interior com o trabalho do compressor:
Então o calor cedido ao meio externo é maior que o retirado da geladeira, o que derruba a (C). (É por isso que a parte de trás da geladeira esquenta.)
Por que não as outras: (A) na expansão o gás esfria e recebe calor do interior; não é ele que “cede” energia para resfriar; (D) quanto pior o isolamento, mais calor entra e mais o compressor tem de trabalhar: a eficiência piora; (E) abrir a porta deixa entrar ar quente, e a geladeira gasta mais energia para retirá-lo de novo.
⚠️ A armadilha: a (C), que esquece o trabalho do compressor. A energia elétrica consumida também acaba virando calor jogado fora.
A ideia em uma frase: a geladeira bombeia calor do frio para o quente, o que só acontece com trabalho do compressor — e joga fora o calor retirado mais esse trabalho.
Resposta: alternativa B.
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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