Espaço da Física · Prof. Flávio

Questão 104 do Enem 2023 PPL: por que o ar sai quente do turbo

Enem 2023 PPL · 2º dia · caderno azul · Física · Termologia

Nos outros cadernos: amarelo 91 · cinza 101 · rosa 119

Só quer conferir? Ver o gabarito

B sofreu uma compressão adiabática.

Na última década, para melhorar a performance dos motores a combustão e reduzir o consumo, a indústria automobilística tem investido cada vez mais no desenvolvimento dos turbocompressores. O turbocompressor é formado por duas câmaras distintas, chamadas caixa fria e caixa quente. No interior de cada uma dessas caixas, existe um rotor e ambos são interligados por um mesmo eixo. Com a caixa quente instalada no coletor de escapamento, a passagem dos gases faz girar o rotor. Consequentemente, gira também o rotor da caixa fria, produzindo a compressão. Em alguns modelos, é instalado, entre a turbina e a câmara de explosão, um dispositivo denominado intercooler, que é reconhecido como um dos componentes principais para melhorar a performance dos motores turbo. O intercooler é uma espécie de radiador ou, mais especificamente, um permutador de calor. Ele é posicionado entre o turbo e o coletor de admissão, tendo como uma das principais vantagens a redução da temperatura do ar quente que sai do turbo.

Disponível em: www.turbocenter.com.br. Acesso em: 21 nov. 2019 (adaptado).

O ar que sai do turbo está em alta temperatura porque

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

Por que o ar sai quente do compressor do turbo.

Compressão rápida = adiabática

O rotor comprime o ar muito rápido, sem tempo para ele trocar calor com o ambiente: a transformação é praticamente adiabática (Q = 0).

Pela primeira lei da termodinâmica:

ΔU=Q−τ⇒ΔU=−τ\Delta U = Q - \tau \quad\Rightarrow\quad \Delta U = -\tau

Na compressão, o trabalho é feito sobre o gás (τ<0\tau < 0), então ΔU>0\Delta U > 0: a energia interna e a temperatura aumentam. É o mesmo efeito que esquenta a bomba de encher pneu de bicicleta.

O intercooler existe justamente para esfriar esse ar antes de ele entrar no motor (ar frio é mais denso e queima melhor).

Alternativa B.

B Gabarito: alternativa B

Por que as outras alternativas estão erradas

  • A

    Isocórica é a volume constante. Compressão é justamente diminuir o volume. (10,4% marcaram)

  • C

    Foi a segunda mais marcada. Na isotérmica a temperatura não muda. O texto diz que o ar sai quente. (28,6% marcaram)

  • D

    O ar da admissão passa pela caixa fria, separada dos gases de escape. A caixa quente só gira o eixo; ela não aquece diretamente o ar admitido. (19,6% marcaram)

  • E

    Foi a mais marcada. O ar comprimido não passa pelo motor antes de sair do turbo. O aquecimento vem da própria compressão. (33,3% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 5.204 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIDifícilParâmetro B: 707 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.
Acertaram7,8%dos candidatos marcaram a B
Habilidade 18 · Competência 5Relacionar propriedades físicas, químicas ou biológicas de produtos, sistemas ou procedimentos tecnológicos às finalidades a que se destinam.
Como os candidatos responderam
  • A10,4%
  • B7,8% ✓ gabarito
  • C28,6%
  • D19,6%
  • E33,3% mais marcada

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

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza
  • abaixo de 5005,6%
  • 500 a 6006,5%
  • 600 a 70022,2%
  • 700 ou mais47,6%

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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