Santa Casa 2024 — questão 66 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: quanta energia, por segundo, o motor consome do combustível para entregar 44 kW de potência útil.

Passo 1 — o rendimento. Se, de cada 1 000 ml de gasolina, só 220 ml “viram” trabalho, então só 22% da energia do combustível é aproveitada:

$$\eta = \frac{220}{1\,000} = 0{,}22$$

Passo 2 — a potência total. Rendimento é potência útil dividida pela potência total (a que o motor recebe do combustível):

$$\eta = \frac{P_{\text{útil}}}{P_{\text{total}}} \Rightarrow P_{\text{total}} = \frac{44}{0{,}22}$$

$$P_{\text{total}} = 200\ \text{kW}$$

Passo 3 — energia a cada segundo. 200 kW = 200 kJ por segundo.

Conferindo: dos 200 kJ que entram a cada segundo, 44 kJ viram trabalho e 156 kJ são rejeitados como calor (escapamento, radiador). Como toda máquina térmica, o motor não pode converter todo o calor em trabalho.

⚠️ A armadilha: multiplicar em vez de dividir: 44 × 0,22 ≈ 9,7 kJ, a alternativa D. Isso daria uma energia de entrada menor que a útil, o que é impossível: a máquina não pode entregar mais do que recebe.

A ideia em uma frase: energia consumida = energia útil ÷ rendimento — e ela é sempre maior que a útil.

Resposta: alternativa A (200 kJ).