Questão 30 do ENEM 2009 (Ciências da Natureza)

Question

É possível, com 1 litro de gasolina, usando todo o calor produzido por sua combustão direta, aquecer 200 litros de água de 20 °C a 55 °C. Pode-se efetuar esse mesmo aquecimento por um gerador de eletricidade, que consome 1 litro de gasolina por hora e fornece 110 V a um resistor de 11 Ω, imerso na água, durante um certo intervalo de tempo. Todo o calor liberado pelo resistor é transferido à água.

Considerando que o calor específico da água é igual a 4,19 J g⁻¹ °C⁻¹, aproximadamente qual a quantidade de gasolina consumida para o aquecimento de água obtido pelo gerador, quando comparado ao obtido a partir da combustão?

A) A quantidade de gasolina consumida é igual para os dois casos.
B) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é duas vezes maior que a consumida na combustão.
C) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é duas vezes menor que a consumida na combustão.
D) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é sete vezes maior que a consumida na combustão.
E) A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é sete vezes menor que a consumida na combustão.

Accepted Answer

Alternativa D: A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é sete vezes maior que a consumida na combustão.

O calor necessário para aquecer a água é Q = m·c·ΔT = 200.000 g × 4,19 J/g°C × 35 °C ≈ 2,93×10⁷ J. A potência do resistor é P = V²/R = 110²/11 = 1.100 W, logo o tempo necessário é t = Q/P ≈ 26.660 s ≈ 7,4 horas; como o gerador consome 1 litro de gasolina por hora, ele gastaria cerca de 7,4 litros para o mesmo aquecimento que a combustão direta faz com apenas 1 litro — por isso a alternativa correta é a que indica consumo cerca de sete vezes maior pelo gerador. O conceito central é a comparação de eficiência entre a queima direta de combustível para gerar calor e a conversão em eletricidade seguida de efeito Joule, processo que envolve mais perdas de energia.

Questão 30 do ENEM 2009

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