ENEM 2016 (2ª aplicação) — questão 89 de Física

Resolução comentada

A questão pede a REDUÇÃO, que é uma subtração. Só falta calcular a potência do LED.

Etapa 1 — a potência do LED, pela definição:

$$P = U\,i = 12 \times 0{,}45 = \mathbf{5{,}4\ W}$$

Etapa 2 — a redução, comparada com a incandescente de 60 W:

$$\Delta P = 60 - 5{,}4 = \mathbf{54{,}6\ W}$$

Alternativa A.

⚠️ A alternativa D (5,4 W) é a armadilha limpa da questão: ela é a potência do LED, não a redução. Quem calcula certo e para na primeira etapa marca D. A palavra "redução" é o enunciado inteiro.

O que a comparação significa, e é o motivo de a questão existir:

$$\frac{5{,}4}{60} = 0{,}09 \;\Longrightarrow\; \text{o LED consome } \mathbf{9\%} \text{ do que a incandescente consome}$$

Para a MESMA quantidade de luz — é o enunciado que garante isso. Ou seja: 91% da energia da lâmpada incandescente não vira luz. Ela vira calor, e é por isso que uma lâmpada incandescente queima a mão e um LED, não.

Por que a incandescente é tão ruim, fisicamente. Ela ilumina aquecendo um filamento de tungstênio a ~2 700 K até ele brilhar. Um corpo a essa temperatura emite quase toda a sua radiação no infravermelho, invisível — o visível é uma fatia estreita da cauda do espectro. Ela é, antes de tudo, um aquecedor que por acaso brilha. O LED, ao contrário, produz fótons diretamente na transição de uma junção semicondutora, numa faixa estreita de energia — sem passar por calor.

A conferência com a conta de luz. Trocando dez lâmpadas de 60 W por LEDs equivalentes, ligadas 5 h por dia:

$$10 \times 54{,}6\ \text{W} \times 5\ \text{h} \times 30\ \text{dias} = 81\,900\ \text{Wh} \approx \mathbf{82\ kWh/mês}$$

É a diferença entre a conta de uma casa pequena e a de uma casa média — e sai só das lâmpadas.

Por que as outras caem: B (27,0 W) e C (26,6 W) saem de dividir 60 por 2 ou de usar uma potência de LED inventada; D (5,4 W) é a potência do LED, não a redução; E (5,0 W) é a D arredondada.

A ideia em uma frase: $P = Ui$ dá a potência do LED; a pergunta é a diferença — e ela mostra que a incandescente joga fora nove décimos da energia em calor.

Resposta: alternativa A.