Considere os dados de três motores: Motor A — combustível: etanol; consumo: 12 kg/h; potência útil: 24 kW…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Considere os dados de três motores: Motor A — combustível: etanol; consumo: 12 kg/h; potência útil: 24 kW; poder calorífico: 3,0×10^7 J/kg. Motor B — combustível: gasolina; consumo: 6 kg/h; potência útil: 18 kW; poder calorífico: 4,5×10^7 J/kg. Motor C — combustível: diesel; consumo: 5 kg/h; potência útil: 20 kW; poder calorífico: 4,2×10^7 J/kg. Qual motor apresenta o maior rendimento?
- A) O motor A apresenta o maior rendimento energético.
- B) O motor C apresenta o maior rendimento energético.
- C) O motor B apresenta o maior rendimento energético.
- D) Os motores A e B apresentam o maior rendimento energético.
- E) Não é possível determinar o maior rendimento com esses dados.
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- O rendimento de um motor é a razão entre a potência útil e a potência total fornecida pelo combustível: rendimento = potência útil / (consumo em kg/s x poder calorífico).
- Converta o consumo de kg/h para kg/s dividindo por 3600. Motor A: 12/3600 kg/s = 0,00333 kg/s; potência total = 0,00333 x 3,0x10^7 = 1,0x10^5 W = 100 kW; rendimento = 24/100 = 0,24 (24%).
- Motor B: 6/3600 kg/s = 0,00167 kg/s; potência total = 0,00167 x 4,5x10^7 = 75 kW; rendimento = 18/75 = 0,24 (24%).
- Motor C: 5/3600 kg/s = 0,00139 kg/s; potência total = 0,00139 x 4,2x10^7 = 58,3 kW; rendimento = 20/58,3 = 0,34 (34%).
- Comparando os três, o motor C tem o maior rendimento, com cerca de 34%, enquanto A e B têm 24%. Portanto a alternativa B está correta e coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas: a alternativa A está errada porque o motor A tem rendimento de 24%, menor que o de C; a alternativa C está errada porque o motor B também tem 24%, e não o maior valor; a alternativa D está errada porque A e B empatam em 24%, mas ambos ficam abaixo do motor C; a alternativa E está errada porque os dados do enunciado (consumo, potência útil e poder calorífico) são suficientes para calcular o rendimento de cada motor.
💡 Dica: Calcule o rendimento de cada motor usando potência útil e energia consumida.
Alternativa por alternativa
Provavelmente confundiu rendimento com potência útil, achando que o motor de maior potência (24 kW) é o mais eficiente, sem calcular a potência total fornecida pelo combustível.
Por que engana: O aluno pode confundir a potência útil com o rendimento, escolhendo a alternativa que apresenta a maior potência em vez do maior rendimento energético.
Correta. A potência de entrada é consumo em kg/s multiplicado pelo poder calorífico. A: 12/3600×3,0×10^7 = 100 kW, então ?=24/100=24%. B: 6/3600×4,5×10^7 = 75 kW, então ?=18/75=24%. C: 5/3600×4,2×10^7 ˜ 58,3 kW, então ?˜20/58,3˜34,3%. Logo, o maior rendimento é do motor C.
Provavelmente considerou apenas o menor consumo mássico (6 kg/h) ou o maior poder calorífico como indicadores de eficiência, sem comparar a potência útil com a energia total liberada pelo combustível.
Provavelmente calculou corretamente que A e B têm rendimento de 24%, mas não comparou esse valor com o do motor C, ou errou a conversão de unidades (kg/h para kg/s) neste motor e obteve um valor menor.
Provavelmente achou que as unidades diferentes (kg/h, kW, J/kg) impedem o cálculo, sem perceber que a conversão de kg/h para kg/s e o produto pelo poder calorífico resolvem a comparação.
Raio-X da questão
rendimento de motores, potência, energia
avaliacao
cálculo de rendimento · potência e energia
Revisar cálculo de rendimento energético e relação entre potência, consumo e poder calorífico.
O aluno pode confundir a potência útil com o rendimento, escolhendo a alternativa que apresenta a maior potência em vez do maior rendimento energético.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
abstrato
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