ENEM 2016 (2ª aplicação) — questão 64 de Física
Enunciado em texto
O motor de combustão interna, utilizado no transporte de pessoas e cargas, é uma máquina térmica cujo ciclo consiste em quatro etapas: admissão, compressão, explosão/expansão e escape. Essas etapas estão representadas no diagrama da pressão em função do volume. Nos motores a gasolina, a mistura ar/combustível entra em combustão por uma centelha elétrica.
(Diagrama P × V com os pontos A, B, C, D e E marcados: A e B na parte inferior, C acima de B ao fim da compressão, D no topo após o salto de pressão, e E na expansão.)
Para o motor descrito, em qual ponto do ciclo é produzida a centelha elétrica?
a) A
b) B
c) C
d) D
e) E
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
A pergunta é sobre um instante do ciclo, e o ciclo tem uma ordem fixa. Basta segui-la no diagrama.
| Etapa | O que acontece | No diagrama |
|---|---|---|
| Admissão | a mistura entra; o pistão desce | volume aumenta com pressão baixa |
| Compressão | o pistão sobe; a mistura é espremida | volume diminui, pressão sobe |
| Explosão | ⚡ a centelha queima a mistura | pressão salta com volume quase fixo |
| Expansão | os gases empurram o pistão — é aqui que sai o trabalho | volume aumenta, pressão cai |
| Escape | os gases queimados saem | volta ao início |
A centelha tem de saltar no INSTANTE EM QUE A COMPRESSÃO TERMINA — isto é, no ponto de menor volume e maior pressão da fase de compressão. No diagrama, esse ponto é o C. Alternativa C.
Por que exatamente ali, e não antes nem depois — e esta é a física da questão:
• Se a centelha saltasse ANTES (durante a compressão), a queima começaria enquanto o pistão ainda sobe, e a pressão dos gases queimados empurraria o pistão contra o movimento dele. É a detonação, aquela batida metálica de motor "batendo pino" — perde potência e destrói o motor.
• Se saltasse DEPOIS (já na expansão), a mistura queimaria com o pistão descendo e o volume já grande. Menos pressão sobre o pistão, menos trabalho útil, e combustível queimando enquanto a válvula de escape abre.
O ponto D é a explosão, não a centelha — é onde a pressão já saltou. É a alternativa que mais engana, porque quem procura "o pico de pressão" acha D. Mas a pergunta é onde a centelha é produzida, e a centelha é a causa do salto, não o resultado dele.
Uma nota que liga a teoria à prática: o "ponto de ignição" de um motor real é regulado com um pequeno avanço — a centelha salta alguns graus antes do ponto morto superior, porque a queima leva um tempo finito. O diagrama idealizado despreza esse tempo, e por isso, aqui, a centelha e o fim da compressão coincidem exatamente em C.
A ideia em uma frase: a centelha fecha a compressão e abre a explosão — ela mora no ponto de maior pressão ANTES do salto, não depois.
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.