Questão 39 do ENEM 2009

Como resolver a questão 39 passo a passo?

O conceito que resolve

O ciclo de refrigeração funciona com compressão do gás refrigerante, condensação externa, expansão em válvula de estrangulamento e evaporação interna. Na evaporação o refrigerante absorve calor do interior (Q_int). O compressor fornece trabalho (W) que permite que o calor absorvido seja rejeitado ao ambiente (Q_ext), obedecendo à primeira lei: Q_ext = Q_int + W. Portanto, o calor que sai para o ambiente é maior que o que entra da câmara fria, e o fluxo de calor ocorre contra o gradiente térmico natural, exigindo energia externa.

Como chegar na resposta

1. Identificar no enunciado os dois processos principais citados – compressão externa e expansão interna – e relacioná‑los ao ciclo completo de compressão, condensação, expansão e evaporação.
2. Aplicar a conservação de energia ao ciclo: Q_ext = Q_int + W, reconhecendo que o trabalho do compressor é indispensável para que o calor vá do interior frio ao exterior quente.
3. Comparar cada alternativa com o modelo teórico: verificar se a frase descreve corretamente a direção do fluxo de calor, a necessidade de trabalho e a relação entre as quantidades de calor.
4. Descartar as opções que confundem expansão com absorção de energia, que assumem igualdade de calor ou que atribuem efeitos opostos ao isolamento e à abertura da porta.
5. Concluir que apenas a alternativa B está de acordo com o funcionamento real da geladeira.

Por que cada alternativa

• AErro: confunde a expansão do refrigerante com a liberação de energia; na válvula de expansão a energia interna permanece quase constante e o resfriamento ocorre na evaporação, não por cedência de energia.
• BCorreta: descreve que o calor passa do interior frio para o exterior quente de forma não‑espontânea, exigindo trabalho do compressor para inverter o fluxo natural.
• CErro: supõe que o calor cedido ao ambiente seja igual ao retirado da geladeira; na prática Q_ext = Q_int + W, portanto o calor rejeitado é maior que o absorvido.
• DErro: inverte o efeito do isolamento térmico; quanto melhor isolado, menor a carga térmica e maior o coeficiente de performance, não menor.
• EErro: abrir a porta permite entrada de ar quente, aumentando a carga térmica e o consumo de energia, não devolvendo energia ao sistema.

Onde essa questão derruba a maioria

A armadilha está em pensar que a quantidade de calor rejeitada ao ambiente é igual à retirada da câmara fria, ignorando o trabalho necessário do compressor para tornar o fluxo de calor não‑espontâneo.

O que estudar se você errou

Releia o enunciado e a figura, focando nos termos ‘compressão’ e ‘expansão’. Lembre‑se de que a primeira lei exige Q_ext = Q_int + W e que o fluxo de calor contra o gradiente térmico só ocorre com energia externa.