Questão 105 do Enem 2023 PPL: o tamanho da bateria que substitui 40 L de etanol

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

Nos outros cadernos: amarelo 92 · cinza 102 · rosa 120

Só quer conferir? Ver o gabarito

B 120.

As baterias de lítio para carros elétricos são capazes de armazenar cerca de 700 Wh de energia em um volume de 1 L, enquanto a combustão de 1 L de etanol hidratado em um motor a combustão disponibiliza 6 300 Wh de energia. Os motores a combustão têm uma eficiência baixa, com apenas 30% da energia do combustível sendo transformada em movimento. Já os motores elétricos apresentam eficiência três vezes maior. Para estudar a viabilidade de se utilizar a mesma plataforma de um carro movido a álcool, com tanque de 40 L de combustível, para a produção de modelos elétricos, uma equipe de engenharia precisa estimar o volume da bateria de lítio que corresponda, no carro elétrico, à mesma quantidade energética desse carro a álcool.

VASCONCELOS, Y. Mais energia. Pesquisa Fapesp, n. 261, nov. 2017 (adaptado).

O volume aproximado, em litro, da bateria de lítio a ser utilizada é

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

O volume de bateria que entrega ao carro elétrico a mesma energia útil (movimento) que 40 L de etanol entregam ao carro a combustão.

1. Energia útil do carro a álcool

40 \text{ L} \cdot 6\,300 \text{ Wh/L} = 252\,000 \text{ Wh}

Com 30% de eficiência:

E_{\text{útil}} = 0{,}30 \cdot 252\,000 = 75\,600 \text{ Wh}

2. Energia que a bateria precisa guardar

O motor elétrico tem eficiência três vezes maior: 90%.

E_{\text{bateria}} = \frac{75\,600}{0{,}90} = 84\,000 \text{ Wh}

3. Volume da bateria

V = \frac{84\,000}{700} = 120 \text{ L}

Alternativa B.

B Gabarito: alternativa B

Por que as outras alternativas estão erradas

A
Não sai de uma conta coerente com os dados. (14,4% marcaram)
C
Foi a segunda mais marcada. Compara a energia total dos dois (40 · 6 300 ÷ 700 = 360), ignorando as eficiências. O motor elétrico aproveita três vezes mais, então precisa de um terço da energia. (29,2% marcaram)
D
Não sai de uma conta coerente com os dados. (14,4% marcaram)
E
Inverte o efeito da eficiência: multiplica por 3 em vez de dividir. (10,4% marcaram)

Raio-X da questão

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

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 659 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 22ª 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.

Acertaram31,1%dos candidatos marcaram a B

Habilidade 19 · Competência 5Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental.

Como os candidatos responderam

A14,4%
B31,1% ✓ gabarito
C29,2%
D14,4%
E10,4%

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

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50029,6%
500 a 60028,9%
600 a 70045%
700 ou mais83,3%

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.

Mandar no WhatsApp