ENEM 2016 PPL — questão 58 de Física
Enunciado em texto
A utilização de placas de aquecimento solar como alternativa ao uso de energia elétrica representa um importante mecanismo de economia de recursos naturais. Um sistema de aquecimento solar com capacidade de geração de energia de 1,0 MJ/dia por metro quadrado de placa foi instalado para aquecer a água de um chuveiro elétrico de potência de 2 kW, utilizado durante meia hora por dia.
A área mínima da placa solar deve ser de
a) 1,0 m².
b) 1,8 m².
c) 2,0 m².
d) 3,6 m².
e) 6,0 m².
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem ao ENEM.
Resolução comentada
A estrutura é: quanta energia o chuveiro gasta por dia, dividida por quanta energia a placa gera por dia e por metro quadrado. O cuidado está em usar a mesma unidade nos dois lados.
Passo 1 — energia consumida pelo chuveiro em um dia.
Passo 2 — converter para megajoule, porque a placa é especificada em MJ/dia:
Passo 3 — a área. A placa gera 1,0 MJ por dia por metro quadrado:
A conversão de kWh para MJ é a questão inteira, e as alternativas foram construídas em cima dela:
| Alternativa | De onde vem |
|---|---|
| A — 1,0 m² | usou 1 kWh como se fosse 1 MJ (não converteu nada) |
| B — 1,8 m² | metade do certo: esqueceu de dobrar a potência ou usou 0,5 h duas vezes |
| C — 2,0 m² | usou só a potência de 2 kW, ignorando a meia hora |
| D — 3,6 m² | converteu kWh em MJ corretamente |
| E — 6,0 m² | multiplicou 2 kW por 3 em algum passo |
O truque para não errar a conversão: o fator aparece porque uma hora tem s e o "quilo" do kWh cancela o "mega" parcialmente. Vale decorar assim: 1 kWh = 3,6 MJ, sempre. É a mesma constante que aparece na conta da conta de luz.
Por que a pergunta diz "área MÍNIMA": com menos de 3,6 m² a placa não gera energia suficiente para o banho diário e o chuveiro elétrico precisaria completar; com mais, sobra. O valor calculado é o ponto exato de equilíbrio — e, na prática, dimensiona-se com folga, porque nem todo dia é ensolarado.
Para dar sentido ao número: 3,6 m² são cerca de dois coletores solares residenciais de 1,8 m², que é exatamente o que se instala numa casa pequena para um banho por dia. O resultado é realista, e isso é um bom sinal.
A ideia em uma frase: 1 kWh são 3,6 MJ — e com uma placa que entrega 1,0 MJ por m² ao dia, é preciso 3,6 m².
Resposta: alternativa D.
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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