Em uma usina de bioenergia, o etanol produzido pela fermentação de açúcares da cana-de-açúcar é utilizado como…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma usina de bioenergia, o etanol produzido pela fermentação de açúcares da cana-de-açúcar é utilizado como combustível. Em um teste, um motor consumiu 8,0 L de etanol para percorrer 100 km. Considere que a densidade do etanol é 0,789 kg/L, que seu poder calorífico é 26,8 MJ/kg e que apenas 30% da energia química liberada na combustão é convertida em energia mecânica útil. Com base nesses dados, qual foi a quantidade de energia mecânica útil fornecida pelo etanol para o motor percorrer os 100 km?
- A) 40,0 MJ
- B) 50,7 MJ
- C) 56,4 MJ
- D) 214,4 MJ
- E) 169,2 MJ
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Converter o volume de etanol em massa. Massa = 8,0 L x 0,789 kg/L = 6,312 kg.
- Calcular a energia química liberada na combustão. Energia química = 6,312 kg x 26,8 MJ/kg = 169,16 MJ, aproximadamente 169,2 MJ.
- Aplicar o rendimento de 30%, que é a fração convertida em energia mecânica útil. Energia útil = 0,30 x 169,16 MJ = 50,75 MJ, aproximadamente 50,7 MJ.
- Conferir a conclusão. O resultado é 50,7 MJ, alternativa B, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: A) 40,0 MJ não corresponde a nenhum produto correto dos dados. C) 56,4 MJ equivale a dividir a energia química por 3, em vez de tomar 30% dela. D) 214,4 MJ é apenas 8,0 x 26,8, que usa o volume em litros como se fosse massa e ignora o rendimento. E) 169,2 MJ é a energia química total, sem aplicar o rendimento de 30%.
💡 Dica: Calcule a energia térmica a partir do consumo de etanol e sua densidade.
Alternativa por alternativa
O aluno aplicou a porcentagem de 30% sobre um valor que não corresponde à energia calculada a partir da massa e do poder calorífico, com um cálculo intermediário equivocado.
Por que engana: O aluno pode confundir a eficiência térmica com a quantidade total de energia, não considerando que apenas 30% da energia é utilizada efetivamente.
A massa de etanol consumida foi calculada por m = 8,0 L × 0,789 kg/L = 6,312 kg. A energia química liberada na combustão foi E = 6,312 kg × 26,8 MJ/kg = 169,2 MJ. Como o motor aproveita apenas 30% dessa energia, a energia mecânica útil foi 0,30 × 169,2 MJ = 50,76 MJ, aproximadamente 50,7 MJ.
O aluno calculou corretamente a energia química de 169,16 MJ, mas dividiu por 3 em vez de multiplicar por 0,30, confundindo 30% com um terço.
O aluno multiplicou o volume em litros diretamente pelo poder calorífico, sem converter para massa pela densidade, e não aplicou o rendimento de 30%.
O aluno calculou a energia química total liberada na combustão e parou aí, sem aplicar o rendimento de 30% que pedia a energia mecânica útil.
Raio-X da questão
energia térmica do etanol
avaliacao
cálculo de energia térmica · eficiência térmica
Revisar a conversão de unidades e eficiência térmica.
O aluno pode confundir a eficiência térmica com a quantidade total de energia, não considerando que apenas 30% da energia é utilizada efetivamente.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cotidiano
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