12 questões oficiais do ENEM sobre Termodinâmica, de 2009 a 2024, todas com gabarito e resolução comentada. Dificuldade estimada: 11 médias, 1 difícil.
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Questão 1 · ENEM 2024 · Questão 130média
O diagrama P-V a seguir representa o ciclo de Otto para um motor de combustão interna, como os motores a gasolina ou a etanol, utilizados nos automóveis.
As etapas representadas no diagrama estão descritas no quadro.
A transformação da energia térmica em energia útil ocorre na etapa
A
II.
B
III.
C
IV.
D
V.
E
VI.
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Gabarito: C
No ciclo de Otto, a energia térmica vira trabalho útil quando o gás se expande e empurra o pistão.
Na tabela, a única etapa de expansão é a IV (3 a 4): expansão adiabática. Depois da combustão (III), o gás está quente e com alta pressão, e se expande realizando trabalho. Alternativa C.
A etapa III só fornece calor ao gás (a combustão), sem mover o pistão (volume constante). A etapa V libera calor, e a II é uma compressão, que consome trabalho.
Dica: trabalho útil = área do ciclo; o motor realiza trabalho na expansão.
Questão 2 · ENEM 2020 · Questão 105média
Os
manuais
de
refrigerador
apresentam
a recomendação de que o equipamento não deve ser instalado próximo a fontes de calor, como fogão e aquecedores, ou em local onde incida diretamente a luz do sol. A instalação em local inadequado prejudica o funcionamento do refrigerador e aumenta o consumo de energia. O não atendimento dessa recomendação resulta em aumento do consumo de energia porque
A
o fl uxo de calor por condução no condensador sofre considerável redução.
B
a temperatura da substância refrigerante no condensador diminui mais rapidamente.
C
o fl uxo de calor promove signifi cativa elevação da temperatura no interior do refrigerador.
D
a liquefação da substância refrigerante no condensador exige mais trabalho do compressor.
E
as correntes de convecção nas proximidades do condensador ocorrem com maior difi culdade.
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Gabarito: D
A geladeira retira calor do interior e o joga no ambiente pelo condensador. Perto de uma fonte de calor, o ambiente fica mais quente e o condensador libera calor com mais dificuldade. Assim, a liquefação do fluido refrigerante exige mais trabalho do compressor, e o consumo de energia sobe.
A alternativa C diz que o interior esquenta significativamente, o que não é a causa do maior consumo. A e B dizem o contrário do que acontece.
Dica: refrigerador: ambiente mais quente = mais trabalho necessário.
Questão 3 · ENEM 2019 · Questão 119média
Dois amigos se encontram em um posto de gasolina para calibrar os pneus de suas bicicletas. Uma das bicicletas é de corrida (bicicleta A) e a outra, de passeio (bicicleta B). Os pneus de ambas as bicicletas têm as mesmas características, exceto que a largura dos pneus de A é menor que a largura dos pneus de B. Ao calibrarem os pneus das bicicletas A e B, respectivamente com pressões de calibração pA e pB, os amigos observam que o pneu da bicicleta A deforma, sob mesmos esforços, muito menos que o pneu da bicicleta B. Pode-se considerar que as massas de ar comprimido no pneu da bicicleta A, mA, e no pneu da bicicleta B, mB, são diretamente proporcionais aos seus volumes.
Comparando as pressões e massas de ar comprimido nos pneus das bicicletas, temos:
A
pA < pB e mA < mB
B
pA > pB e mA < mB
C
pA > pB e mA = mB
D
pA < pB e mA = mB
E
pA > pB e mA > mB
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Gabarito: B
O pneu A (corrida) deforma menos, então suporta pressão mais alta: pA > pB.
O pneu A é mais estreito, então seu volume é menor. Como a massa de ar é proporcional ao volume, mA < mB.
Alternativa B.
A alternativa E (pA > pB e mA > mB) erra ao supor mais massa no pneu menor. As demais erram na relação entre as pressões ou entre as massas.
Dica: pneu mais duro = pressão maior. Pneu mais estreito = menor volume, logo menor massa de ar.
Questão 4 · ENEM 2015 · Questão 57média
O ar atmosférico pode ser utilizado para armazenar o excedente de energia gerada no sistema elétrico, diminuindo seu desperdício, por meio do seguinte processo: água e gás carbônico são inicialmente removidos do ar atmosférico e a massa de ar restante é resfriada até −198 °C. Presente na proporção de 78% dessa massa de ar, o nitrogênio gasoso é liquefeito, ocupando um volume 700 vezes menor. A energia excedente do sistema elétrico é utilizada nesse processo, sendo parcialmente recuperada quando o nitrogênio líquido, exposto à temperatura ambiente, entra em ebulição e se expande, fazendo girar turbinas que convertem energia mecânica em energia elétrica.
No processo descrito, o excedente de energia elétrica é armazenado pela
A
expansão do nitrogênio durante a ebulição.
B
absorção de calor pelo nitrogênio durante a ebulição.
C
realização de trabalho sobre o nitrogênio durante a liquefação.
D
retirada de água e gás carbônico da atmosfera antes do resfriamento.
E
liberação de calor do nitrogênio para a vizinhança durante a liquefação.
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Gabarito: C
O texto diz que a energia excedente é usada para resfriar e liquefazer o nitrogênio. Liquefazer o gás exige comprimi-lo e resfriá-lo, o que é feito por máquinas que recebem energia elétrica, ou seja, é realizado trabalho sobre o nitrogênio. Essa energia fica armazenada no nitrogênio líquido. Alternativa C.
A e B são do momento de recuperação da energia (ebulição e expansão movem a turbina). E: a liberação de calor na liquefação é uma perda de energia, e não o armazenamento. D: remover água e CO2 é só uma etapa de preparo.
Dica: armazenar energia = realizar trabalho sobre o sistema; recuperar = o sistema realiza trabalho.
Questão 5 · ENEM 2014 · Questão 66média
A elevação da temperatura das águas de rios, lagos e mares diminui a solubilidade do oxigênio, pondo em risco as diversas formas de vida aquática que dependem desse gás. Se essa elevação de temperatura acontece por meios artificiais, dizemos que existe poluição térmica. As usinas nucleares, pela própria natureza do processo de geração de energia, podem causar esse tipo de poluição.
Que parte do ciclo de geração de energia das usinas nucleares está associada a esse tipo de poluição?
A
Fissão do material radioativo.
B
Condensação do vapor-d’água no final do processo.
C
Conversão de energia das turbinas pelos geradores.
D
Aquecimento da água líquida para gerar vapor-d’água.
E
Lançamento do vapor-d’água sobre as pás das turbinas.
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Gabarito: B
Poluição térmica é o aquecimento da água do rio ou do mar. Numa usina nuclear, o vapor que passou pela turbina precisa voltar a ser água líquida. Para isso, ele é resfriado no condensador, que usa água do rio ou do mar. Essa água recebe o calor que o vapor perdeu e volta mais quente ao ambiente.
A etapa associada à poluição é a condensação do vapor-d'água no final do processo, alternativa B.
A fissão (A) produz calor dentro do reator. O aquecimento da água (D) e o vapor nas pás (E) ocorrem em circuito fechado, sem troca direta com o ambiente. A conversão no gerador (C) é de energia mecânica em elétrica.
Dica: toda máquina térmica rejeita calor para uma fonte fria; é aí que está o impacto ambiental.
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