ENEM 2018 PPL — questão 128 de Física

Resolução comentada

Rendimento é sempre a mesma razão — o trabalho é montar os dois lados dela.

$$\eta = \frac{Q_{\text{útil}}}{E_{\text{fornecida}}}$$

Lado de cima — o calor que realmente aqueceu. Água e tigela sobem juntas de 6 °C para 40 °C, então $\Delta\theta = 34$ °C para as duas.

$$Q = (m_{\text{água}}c_{\text{água}} + m_{\text{vidro}}c_{\text{vidro}})\,\Delta\theta$$

$$Q = (500 \times 1{,}0 + 300 \times 0{,}2) \times 34 = (500 + 60) \times 34 = 560 \times 34 = 19\,040\ \text{cal}$$

Convertendo para joules, porque a potência está em watts (J/s):

$$Q = 19\,040 \times 4{,}2 \approx 79\,968\ \text{J}$$

Lado de baixo — a energia que o micro-ondas consumiu. Atenção à unidade do tempo: 2,5 min = 150 s.

$$E = P\,\Delta t = 800 \times 150 = 120\,000\ \text{J}$$

Fechando:

$$\eta = \frac{79\,968}{120\,000} \approx 0{,}667 = \mathbf{66{,}7\%}$$

As três armadilhas, e onde cada uma leva:

• Esquecer a tigela (usar só os 500 g de água): $Q = 71\,400$ J → $59{,}5\%$, que puxa para a alternativa C (57,1%).

• Esquecer de converter caloria em joule: $19\,040/120\,000 \approx 15{,}9\%$, perto da alternativa A (11,8%).

• Usar 2,5 em vez de 150 s: dá um número absurdo, acima de 100%.

Um detalhe do enunciado que merece leitura atenta: ele fala em "calores específicos do vidro e da sopa", e dá 1,0 cal/(g·°C) — o mesmo da água. É coerente: sopa é essencialmente água. Não há pegadinha aqui, mas há um convite à hesitação.

O que os 33% que faltam viraram: micro-ondas perdidas nas paredes da cavidade, calor dissipado no magnetron e no transformador, e a parcela absorvida pelo próprio prato giratório. Nenhum forno converte 100% da potência da tomada em calor no alimento.

A ideia em uma frase: o recipiente também esquenta e entra na conta; converta caloria em joule e minuto em segundo antes de dividir.

Resposta: alternativa D.