Questão 57 do ENEM 2015

Como resolver a questão 57 passo a passo?

O conceito que resolve

O armazenamento de energia por meio de fluidos (como o nitrogênio) aproveita mudanças de fase (líquido-gás) e variações de volume. A energia é armazenada durante a compressão ou liquefação (trabalho realizado sobre o sistema) e recuperada na expansão ou ebulição (trabalho realizado pelo sistema). O texto destaca que a energia elétrica excedente é usada para resfriar e liquefazer o nitrogênio, e depois recuperada quando ele se expande ao voltar ao estado gasoso. O foco está no trabalho realizado sobre o gás durante a liquefação e na energia liberada durante a expansão.

Como chegar na resposta

1. Identificar o que consome energia excedente no processo: o texto diz que a energia elétrica é usada para resfriar o ar até -198°C e liquefazer o nitrogênio (78% do ar). Esse resfriamento e compressão exigem trabalho (energia).
2. Entender o que recupera essa energia: o nitrogênio líquido, ao entrar em ebulição (voltar ao estado gasoso), se expande e faz girar turbinas, convertendo energia mecânica em elétrica. A energia é recuperada na expansão do gás, mas o armazenamento ocorre no momento em que a energia é gasta para comprimir/liquefazer o nitrogênio.
3. Analisar cada alternativa para ver qual descreve o armazenamento (não a recuperação). O comando pergunta onde a energia é *armazenada*, não como é recuperada.
4. Descartar alternativas que falam de ebulição/expansão (recuperação de energia) ou de etapas que não consomem energia excedente (como retirada de água e CO₂).
5. A alternativa correta deve mencionar o momento em que a energia é absorvida pelo sistema (nitrogênio), não quando é liberada.

Por que cada alternativa

• AExpansão do nitrogênio durante a ebulição: Erro de confundir armazenamento com recuperação. A expansão libera energia (recupera), mas o armazenamento ocorre quando a energia é gasta para liquefazer o nitrogênio. Além disso, a alternativa fala de um processo que libera energia, não armazena.
• BAbsorção de calor pelo nitrogênio durante a ebulição: Erro de trocar fase e direção de energia. Durante a ebulição, o nitrogênio libera calor para o ambiente (endotérmico para o sistema, mas exotérmico para o nitrogênio). O armazenamento não ocorre aqui, e a energia não é absorvida pelo nitrogênio nesse momento — é o contrário.
• CRealização de trabalho sobre o nitrogênio durante a liquefação: Correto. O texto diz que a energia excedente é usada para resfriar e liquefazer o nitrogênio, o que exige trabalho (energia) sobre o sistema. Esse é o momento em que a energia é armazenada (na forma de energia potencial do nitrogênio líquido e comprimido).
• DRetirada de água e gás carbônico da atmosfera antes do resfriamento: Erro de desconsiderar o foco do processo. Remover água e CO₂ é uma etapa preparatória, mas não consome a energia excedente do sistema elétrico. Não há menção de energia sendo gasta nessa etapa.
• ELiberação de calor do nitrogênio para a vizinhança durante a liquefação: Erro de inverter o sentido do fluxo de calor e confundir fases. Durante a liquefação, o nitrogênio recebe calor do ambiente (ou perde energia para se tornar líquido), mas a energia excedente do sistema elétrico é usada para retirar calor do nitrogênio (resfriá-lo). Além disso, a liberação de calor ocorre na ebulição, não na liquefação.

Onde essa questão derruba a maioria

A questão joga com a ideia de que o armazenamento de energia está ligado à expansão do nitrogênio (alternativas A e B), que é o momento de recuperação, não de armazenamento. Também há a armadilha de focar em etapas secundárias (como a retirada de água e CO₂) ou confundir direções de fluxo de energia (liberação vs absorção de calor).

O que estudar se você errou

Releia o texto com foco nas frases: *'A energia excedente do sistema elétrico é utilizada nesse processo'* (qual processo? o resfriamento e liquefação) e *'parcialmente recuperada quando o nitrogênio líquido... se expande'*. O armazenamento ocorre quando a energia é gasta (liquefação), não quando é recuperada (ebulição).