Questão 54 do Enem 2016: quanta água a usina precisa para não esquentar o rio

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

Nos outros cadernos: amarelo 76 · branco 82 · rosa 51

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C 167.

Durante a primeira fase do projeto de uma usina de geração de energia elétrica, os engenheiros da equipe de avaliação de impactos ambientais procuram saber se esse projeto está de acordo com as normas ambientais. A nova planta estará localizada à beira de um rio, cuja temperatura média da água é de 25 °C, e usará a sua água somente para refrigeração. O projeto pretende que a usina opere com 1,0 MW de potência elétrica e, em razão de restrições técnicas, o dobro dessa potência será dissipada por seu sistema de arrefecimento, na forma de calor. Para atender a resolução número 430, de 13 de maio de 2011, do Conselho Nacional do Meio Ambiente, com uma ampla margem de segurança, os engenheiros determinaram que a água só poderá ser devolvida ao rio com um aumento de temperatura de, no máximo, 3 °C em relação à temperatura da água do rio captada pelo sistema de arrefecimento. Considere o calor específico da água igual a 4 kJ/(kg °C).

Para atender essa determinação, o valor mínimo do fluxo de água, em kg/s, para a refrigeração da usina deve ser mais próximo de

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

A menor vazão de água que absorve o calor da usina aquecendo no máximo 3 °C.

Calor a dissipar

A usina gera 1,0 MW elétrico e dissipa o dobro em calor:

P_{\text{calor}} = 2{,}0\ \text{MW} = 2 \times 10^6\ \text{J/s}

Vazão de água

A cada segundo, uma massa m de água recebe esse calor:

P = \frac{m}{t}\,c\,\Delta T \quad\Rightarrow\quad \frac{m}{t} = \frac{2 \times 10^6}{4\,000 \times 3} \approx 167\ \text{kg/s}

Com vazão menor, a água sairia mais de 3 °C acima da temperatura do rio.

Alternativa C.

C Gabarito: alternativa C

Por que as outras alternativas estão erradas

A
42 kg/s corresponderia a dissipar só 0,5 MW. (17,5% marcaram)
B
84 kg/s usa 1 MW, a potência elétrica. O calor dissipado é o dobro: 2 MW. (26,9% marcaram)
D
250 kg/s corresponderia a 3 MW, somando a potência elétrica ao calor. (20,3% marcaram)
E
500 kg/s corresponderia a um aquecimento de só 1 °C. (8% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 5.839.104 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 692 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 10ª 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.

Acertaram26,9%dos candidatos marcaram a C

Habilidade 23 · Competência 6Avaliar possibilidades de geração, uso ou transformação de energia em ambientes específicos, considerando implicações éticas, ambientais, sociais e/ou econômicas.

Como os candidatos responderam

A17,5%
B26,9%
C26,9% ✓ gabarito
D20,3%
E8%

Em branco: 0,4% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50024,7%
500 a 60029,1%
600 a 70036,3%
700 ou mais72,2%

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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