ENEM 2020 — questão 133 de Física
Enunciado em texto
Os manuais de refrigerador apresentam a recomendação de que o equipamento não deve ser instalado próximo a fontes de calor, como fogão e aquecedores, ou em local onde incida diretamente a luz do sol. A instalação em local inadequado prejudica o funcionamento do refrigerador e aumenta o consumo de energia.
O não atendimento dessa recomendação resulta em aumento do consumo de energia porque
a) o fluxo de calor por condução no condensador sofre considerável redução.
b) a temperatura da substância refrigerante no condensador diminui mais rapidamente.
c) o fluxo de calor promove significativa elevação da temperatura no interior do refrigerador.
d) a liquefação da substância refrigerante no condensador exige mais trabalho do compressor.
e) as correntes de convecção nas proximidades do condensador ocorrem com maior dificuldade.
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: por que instalar a geladeira perto do fogão aumenta o consumo de energia.
Passo 1 — como a geladeira funciona, em quatro tempos. O fluido refrigerante percorre um ciclo fechado:
(1) dentro da geladeira ele evapora, absorvendo calor dos alimentos; (2) o compressor o comprime, gastando energia elétrica; (3) na serpentina de trás (o condensador) ele libera esse calor para o ambiente e liquefaz; (4) volta ao início.
Passo 2 — onde o ambiente entra na conta. O calor só flui espontaneamente do quente para o frio. Para o refrigerante entregar calor ao ar da cozinha e condensar, ele precisa estar mais quente que esse ar.
Passo 3 — o que muda perto do fogão. Ar mais quente em volta do condensador significa uma diferença de temperatura menor. Para continuar liquefazendo, o refrigerante precisa ser levado a uma pressão e temperatura ainda mais altas — e quem faz isso é o compressor.
Resposta: alternativa D (a liquefação da substância refrigerante no condensador exige mais trabalho do compressor).
Por que as outras caem:
(A) o fluxo de calor por condução através do condensador não diminui de forma relevante — e, se diminuísse, isso por si só não explicaria o gasto maior: explicaria só a perda de eficiência de troca. A alternativa para no meio do raciocínio.
(B) a temperatura do refrigerante não "aumenta rapidamente" por conta do fogão; ela é imposta pelo ciclo, não pelo ambiente.
(C) o fluxo de calor do interior para o refrigerante é o que a geladeira quer — mais fluxo ali seria resfriar melhor, não gastar mais.
(E) as correntes de convecção perto do condensador, quando o ar está quente, ocorrem com menor eficiência de troca — a alternativa está invertida.
O princípio de fundo: uma geladeira não "produz frio" — ela bombeia calor de dentro para fora, e todo bombeamento contra a natureza custa trabalho. Quanto mais quente for o lado de fora, mais caro fica o bombeamento. É a segunda lei da termodinâmica cobrando a conta na sua fatura de luz.
A ideia em uma frase: a geladeira joga calor na cozinha; se a cozinha está quente, jogar fica mais caro.
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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