Questão 69 do Enem 2016 PPL: por que nenhuma máquina térmica chega a 100%

Enem 2016 PPL · 1º dia · caderno azul · Física · Termologia

Nos outros cadernos: amarelo 61 · branco 73 · rosa 53

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B produzem aumento da entropia.

Até 1824 acreditava-se que as máquinas térmicas, cujos exemplos são as máquinas a vapor e os atuais motores a combustão, poderiam ter um funcionamento ideal. Sadi Carnot demonstrou a impossibilidade de uma máquina térmica, funcionando em ciclos entre duas fontes térmicas (uma quente e outra fria), obter 100% de rendimento.

Tal limitação ocorre porque essas máquinas

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

Por que nenhuma máquina térmica cíclica tem rendimento de 100%.

A segunda lei da termodinâmica

Para transformar calor em trabalho num ciclo, a máquina precisa receber calor da fonte quente e rejeitar parte dele para a fonte fria. Se rejeitasse zero, a entropia do universo diminuiria, o que a segunda lei proíbe.

Em outras palavras: os processos reais aumentam a entropia, e essa “taxa” é paga com o calor que não vira trabalho. O rendimento máximo possível é o de Carnot:

\eta_{\text{máx}} = 1 - \frac{T_{\text{fria}}}{T_{\text{quente}}} < 1

Alternativa B.

B Gabarito: alternativa B

Por que as outras alternativas estão erradas

A
Realizar trabalho é o objetivo da máquina, não a causa da limitação. (21,2% marcaram)
C
O ciclo de Carnot usa adiabáticas e mesmo assim não chega a 100%: a limitação não vem delas. (12,9% marcaram)
D
Foi a mais marcada. As máquinas térmicas respeitam a conservação de energia: o calor recebido é igual ao trabalho mais o calor rejeitado. (27,3% marcaram)
E
Uma máquina térmica precisa de duas temperaturas diferentes para funcionar. (24,7% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 159.834 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIDifícilParâmetro B: 739 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 2ª mais difícil de 45 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.

Acertaram13,6%dos candidatos marcaram a B

Habilidade 21 · Competência 6Utilizar leis físicas e (ou) químicas para interpretar processos naturais ou tecnológicos inseridos no contexto da termodinâmica e(ou) do eletromagnetismo.

Como os candidatos responderam

A21,2%
B13,6% ✓ gabarito
C12,9%
D27,3% mais marcada
E24,7%

Em branco: 0,2% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50013,3%
500 a 60013,2%
600 a 70014,9%
700 ou mais29,1%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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