Questão 98 do Enem 2024 PPL: o material do fusível para corrente de até 1 000 A

Enem 2024 PPL · 2º dia · caderno azul · Física · Eletricidade

Nos outros cadernos: amarelo 122 · cinza 107 · verde 130

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A estanho.

A utilização de fusíveis em equipamentos eletrônicos é fundamental para a sua preservação. De forma simplificada, esse dispositivo é composto de terminais metálicos, conectados por um fio condutor envolvido por um corpo de vidro, como ilustrado na figura. A passagem de corrente elétrica gera calor por efeito Joule, o que provoca um aumento local na temperatura. Considere que são necessários, em média, 4 A de corrente para a elevação da temperatura em 1 °C. As temperaturas de fusão de diferentes materiais são apresentadas a seguir.

Fusível: dois terminais metálicos ligados por um fio de material condutor dentro de um tubo de vidro

Temperatura de fusão dos materiais

Material	Fr	Sn	Zn	Ag	Si
Temperatura de fusão (°C)	27	232	420	960	1 400

Para um equipamento que deve operar com uma corrente menor que 1 000 A, o material adequado para o fusível é o(a)

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

Qual material derrete quando a corrente chega perto de 1 000 A, protegendo o equipamento.

A temperatura com 1 000 A

A cada 4 A, a temperatura sobe 1 °C:

\Delta T = \frac{1\,000\ \text{A}}{4\ \text{A/°C}} = 250\ \text{°C}

O material certo

O fusível precisa aguentar as correntes normais e derreter antes de chegar a 1 000 A. Precisa então fundir pouco abaixo de 250 °C, mas sem derreter com correntes pequenas.

O estanho (Sn) funde a 232 °C, o que corresponde a 4 × 232 = 928 A: queima pouco antes do limite. Os outros materiais derretem cedo demais (frâncio) ou tarde demais (zinco, prata, silício).

Alternativa A.

A Gabarito: alternativa A

Por que as outras alternativas estão erradas

B
O frâncio funde a 27 °C: bastariam cerca de 108 A para queimar o fusível. Ele desligaria o equipamento em funcionamento normal. (12,4% marcaram)
C
A prata só funde a 960 °C, o que pediria cerca de 3 840 A. O equipamento ficaria desprotegido entre 1 000 e 3 840 A. (15,8% marcaram)
D
O silício funde a 1 400 °C: o fusível só queimaria com uns 5 600 A. (13,2% marcaram)
E
Foi a errada mais marcada. O zinco funde a 420 °C, o que exigiria cerca de 1 680 A. Correntes entre 1 000 e 1 680 A passariam sem queimar o fusível. (26,5% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 234 candidatos que fizeram a prova.

Esta aplicação teve poucos candidatos, então as porcentagens oscilam mais do que na prova regular.

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 672 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 15ª 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.

Acertaram32,1%dos candidatos marcaram a A

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

A32,1% ✓ gabarito
B12,4%
C15,8%
D13,2%
E26,5%

Em branco: 0% · Mais de uma marcada: 0%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50019,4%
500 a 60026,3%
600 a 70059,3%
700 ou mais66,7%

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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