ENEM 2015 — questão 71 de Física
Enunciado em texto
O ar atmosférico pode ser utilizado para armazenar o excedente de energia gerada no sistema elétrico, diminuindo seu desperdício, por meio do seguinte processo: água e gás carbônico são inicialmente removidos do ar atmosférico e a massa de ar restante é resfriada até . Presente na proporção de 78% dessa massa de ar, o nitrogênio gasoso é liquefeito, ocupando um volume 700 vezes menor. A energia excedente do sistema elétrico é utilizada nesse processo, sendo parcialmente recuperada quando o nitrogênio líquido, exposto à temperatura ambiente, entra em ebulição e se expande, fazendo girar turbinas que convertem energia mecânica em energia elétrica.
MACHADO, R. Disponível em: www.correiobraziliense.com.br. Acesso em: 9 set. 2013 (adaptado).
No processo descrito, o excedente de energia elétrica é armazenado pela
a) expansão do nitrogênio durante a ebulição.
b) absorção de calor pelo nitrogênio durante a ebulição.
c) realização de trabalho sobre o nitrogênio durante a liquefação.
d) retirada de água e gás carbônico da atmosfera antes do resfriamento.
e) liberação de calor do nitrogênio para a vizinhança durante a liquefação.
(Enunciado: ENEM 2015, 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: em que etapa a energia elétrica que sobra “entra” no nitrogênio para ficar guardada.
Passo 1 — separar as duas fases do processo. Há uma fase de carga (gastar a energia excedente) e uma de descarga (recuperá-la).
• Carga: a energia elétrica move compressores e máquinas de refrigeração, que realizam trabalho sobre o gás — comprimindo-o e retirando calor dele — até ele virar líquido a −198 °C.
• Descarga: o nitrogênio líquido, em contato com o ambiente, ferve e se expande cerca de 700 vezes, empurrando as turbinas.
Passo 2 — onde está o armazenamento. Uma geladeira não esfria nada “de graça”: é preciso trabalho para levar calor do frio para o quente. Esse trabalho, feito sobre o nitrogênio na liquefação, é o que deixa o nitrogênio líquido, muito frio e compacto, fora do equilíbrio com o ambiente — e é desse desequilíbrio que depois se tira energia de volta. Então a energia é armazenada pela realização de trabalho sobre o nitrogênio durante a liquefação.
Por que não as outras: (A) e (B) são a etapa de recuperação, não de armazenamento; (D) é só uma limpeza do ar antes do processo; (E) o calor liberado para a vizinhança é energia que sai do sistema, não energia guardada.
⚠️ A armadilha: a alternativa A. A expansão é quando a energia volta como trabalho nas turbinas; armazenar é o oposto — é gastar trabalho para liquefazer.
A ideia em uma frase: a energia entra quando se faz trabalho para liquefazer o nitrogênio e sai quando ele ferve e se expande nas turbinas.
Resposta: alternativa C.
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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