Um motor de combustão interna tem rendimento térmico ? = 35% e consome combustível com poder calorífico…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um motor de combustão interna tem rendimento térmico ? = 35% e consome combustível com poder calorífico inferior LHV = 44×10^6 J/kg à taxa de massa m? = 2,0×10?³ kg/s. Calcule a potência mecânica de saída P (em W). Use P = ?·m?·LHV.
- A) P = ?·m?·(LHV/2)
- B) P = 3,08×10^4 W (˜ 3,08·10^4 W).
- C) P = ?·(m?²)·LHV
- D) P = m?·LHV = (2,0×10?³ kg/s)·(44×10^6 J/kg)
- E) P = ?·LHV = 0,35·(44×10^6 J) = 1,54×10^7 W
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. Rendimento térmico η = 0,35 (35%), poder calorífico inferior LHV = 44×10^6 J/kg e taxa de massa de combustível m' = 2,0×10^-3 kg/s. Passo 2: Use a relação dada, P = η·m'·LHV, que tem sentido físico: a energia química queimada por segundo é m'·LHV (em W) e apenas a fração η dessa energia vira potência mecânica. Passo 3: Calcule m'·LHV = (2,0×10^-3)·(44×10^6) = 88×10^3 W = 8,8×10^4 W. Passo 4: Multiplique pelo rendimento: P = 0,35·8,8×10^4 = 3,08×10^4 W. Passo 5: Compare com o gabarito. O resultado 3,08×10^4 W corresponde à alternativa B, que é o gabarito oficial, e minha resolução independente chegou a esse mesmo valor. Por que as outras estão erradas: A divide o poder calorífico por 2 sem qualquer justificativa no enunciado; C eleva a taxa de massa ao quadrado, o que não tem significado físico na relação de potência; D omite o rendimento e trata toda a energia do combustível como potência mecânica; E usa o rendimento e o poder calorífico, mas esquece a taxa de massa e ainda deixa a unidade como J em vez de W, pois energia não é potência.
💡 Dica: Aplique a fórmula P = η·m·LHV diretamente.
Alternativa por alternativa
O aluno acredita que o poder calorífico deve ser dividido por 2, talvez confundindo com alguma perda de metade da energia ou com a fórmula de outro fenômeno. Não percebe que o rendimento já é o fator que representa as perdas.
P = ?·m?·LHV = 0,35·(2,0×10?³ kg/s)·(44×10^6 J/kg) = 0,35·88 000 W = 30 800 W ˜ 3,08×10^4 W.
O aluno trata a taxa de massa como se fosse uma grandeza a ser elevada ao quadrado, misturando a relação de potência com outras fórmulas. Não compreende que m' é uma taxa (kg/s) que deve ser multiplicada pelo poder calorífico.
O aluno calcula a energia química liberada por segundo e a considera a potência mecânica de saída, ignorando que o motor converte apenas uma fração dela em trabalho. Esquece de aplicar o rendimento térmico, que é o dado central da questão.
Por que engana: O aluno pode confundir a fórmula da potência mecânica e aplicar incorretamente o rendimento térmico, resultando em um valor muito maior ou menor do que o correto.
O aluno aplica corretamente o rendimento sobre o poder calorífico, mas esquece de multiplicar pela taxa de massa de combustível, e ainda mantém a unidade de energia (J) no lugar de potência (W). Ele trata a energia por quilograma como se fosse uma potência.
Raio-X da questão
potência mecânica de motor
avaliacao
potência mecânica · rendimento térmico
Revisar a fórmula de potência em motores de combustão interna.
O aluno pode confundir a fórmula da potência mecânica e aplicar incorretamente o rendimento térmico, resultando em um valor muito maior ou menor do que o correto.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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