Em uma atividade de Ciências, dois protótipos de máquina térmica foram testados em condições controladas. Cada…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Comparar quantidades de reagentes e produtos envolvidos em transformações químicas, estabelecendo a proporção entre as suas massas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de Ciências, dois protótipos de máquina térmica foram testados em condições controladas. Cada máquina recebeu a mesma quantidade de energia química: 100 MJ, obtida pela combustão de carvão mineral em uma e de gás natural na outra. A máquina a carvão transformou 18 MJ em trabalho útil, enquanto a máquina a gás transformou 30 MJ. O restante da energia foi dissipado para o ambiente. Nesse processo, os combustíveis reagiram com o oxigênio do ar, formando produtos de combustão; por isso, a comparação considerou a quantidade de energia fornecida e a quantidade efetivamente aproveitada. Com base nos dados do experimento, qual conclusão sobre a eficiência das máquinas térmicas é correta?
- A) A máquina a gás apresentou maior eficiência, pois aproveitou uma fração maior da energia fornecida.
- B) A máquina a carvão apresentou maior eficiência, pois utilizou um combustível sólido.
- C) As duas máquinas apresentaram a mesma eficiência, pois receberam igual quantidade de energia.
- D) Não é possível comparar as eficiências, pois os combustíveis formaram produtos diferentes.
- E) A máquina a gás apresentou menor eficiência, pois dissipou energia para o ambiente.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Eficiência de uma máquina térmica é a razão entre a energia útil obtida (trabalho) e a energia total fornecida. Aqui a energia fornecida é 100 MJ nas duas máquinas.
- Máquina a carvão: 18 MJ de trabalho útil em 100 MJ fornecidos. Eficiência = 18/100 = 0,18, ou seja, 18%.
- Máquina a gás: 30 MJ de trabalho útil em 100 MJ fornecidos. Eficiência = 30/100 = 0,30, ou seja, 30%.
- Comparando 30% com 18%, a máquina a gás tem a maior eficiência, pois aproveita uma fração maior da energia fornecida. Portanto, a alternativa A está correta e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: a B associa eficiência ao tipo de combustível, quando o que importa é a fração aproveitada; a C ignora que receber a mesma energia não garante o mesmo aproveitamento; a D aponta diferença nos produtos de combustão, mas a comparação de eficiência depende apenas da energia fornecida e da energia útil, que foram medidas; a E inverte a conclusão, pois a energia dissipada é justamente a parte que não foi aproveitada, e a máquina a gás dissipou menos (70 MJ contra 82 MJ).
💡 Dica: Considere as características de cada tipo de combustível.
Alternativa por alternativa
A eficiência é calculada pela razão entre a energia transformada em trabalho útil e a energia fornecida. Para a máquina a carvão, essa razão foi 18/100, ou 18%. Para a máquina a gás, foi 30/100, ou 30%. Como 30% é maior que 18%, a máquina a gás apresentou maior eficiência nas condições do experimento. A conclusão é válida para os dados fornecidos, sem generalizar para qualquer máquina ou combustível.
O aluno supõe que um combustível sólido, como o carvão, é naturalmente mais eficiente. Ele não compara a fração de energia aproveitada, que é o critério da eficiência.
O aluno acha que, por as máquinas receberem a mesma energia inicial (100 MJ), elas teriam a mesma eficiência. Ele esquece que eficiência depende da energia efetivamente convertida em trabalho.
O aluno se distrai com a menção aos produtos de combustão e acredita que comparações de eficiência exigem combustíveis que gerem os mesmos produtos. Os dados de energia fornecida e útil bastam para a comparação.
O aluno confunde energia dissipada com baixa eficiência. Como a máquina a gás dissipou 70 MJ, menos que os 82 MJ do carvão, ela é a mais eficiente, e não a menos.
Raio-X da questão
máquina térmica
avaliacao
máquinas térmicas · eficiência energética
Revisar os princípios de eficiência em máquinas térmicas.
Confundir a eficiência das máquinas a carvão e a gás, acreditando que ambas têm o mesmo desempenho sem considerar as características de cada uma.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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