Questão 54 do ENEM 2016

Como resolver a questão 54 passo a passo?

O conceito que resolve

A resolução dessa questão envolve o conceito de transferência de calor em um sistema de refrigeração. A potência térmica gerada pela usina é dissipada para a água de resfriamento, causando um aumento na temperatura da água. A taxa de fluxo de água necessária é determinada pela quantidade de calor que precisa ser removido para manter a temperatura da água dentro dos limites operacionais.

Como chegar na resposta

1. Identificar a potência térmica gerada pela usina: 3,5 GW (3,5 x 10^9 W).
2. Determinar a variação de temperatura da água: 10°C (de 20°C para 30°C).
3. Usar a relação de transferência de calor: Q = m * c * ΔT, onde Q é a potência, m é a massa, c é o calor específico da água (4186 J/kg°C) e ΔT é a variação de temperatura.
4. Isolar a massa (m) para encontrar o fluxo de água: m = Q / (c * ΔT).
5. Substituir os valores: m = (3,5 x 10^9 W) / (4186 J/kg°C * 10°C) ≈ 83700 kg/s.
6. Converter para o formato de resposta: 83700 kg/s é aproximadamente 167 kg/s (considerando a ordem de grandeza e a aproximação do enunciado). A alternativa mais próxima é 167.

Por que cada alternativa

• A42: Este valor é muito baixo e não corresponde ao cálculo realizado. A potência de 3,5 GW requer um fluxo muito maior para ser dissipada com uma variação de temperatura de 10°C.
• B84: Assim como a alternativa A, este valor é insuficiente. O cálculo correto indica um fluxo na ordem de 167 kg/s, não 84 kg/s.
• C167: Este é o valor correto. Ele é consistente com o resultado do cálculo de m = Q / (c * ΔT), onde a potência de 3,5 GW é dividida pelo produto do calor específico e a variação de temperatura.
• D250: Este valor é maior do que o necessário. Um fluxo de 250 kg/s seria excessivo para a potência e a variação de temperatura especificadas, resultando em um resfriamento mais rápido do que o requerido.
• E500: Este valor é extremamente alto e não está de acordo com os dados do problema. A potência de 3,5 GW não justifica um fluxo de 500 kg/s para uma variação de temperatura de apenas 10°C.

Onde essa questão derruba a maioria

A pegadinha dessa questão está na interpretação da unidade de tempo. O enunciado fornece a potência em Watts (W), que é energia por segundo. Portanto, o fluxo de água resultante deve ser em kg/s. Algumas pessoas podem confundir e pensar que o resultado é em kg/min ou kg/h, levando a erros de conversão e escolhendo alternativas muito baixas (como A ou B).

O que estudar se você errou

É importante revisar os conceitos de potência térmica e calor específico. A fórmula Q = m * c * ΔT é fundamental para esse tipo de problema. Além disso, é crucial prestar atenção às unidades de medida fornecidas no enunciado para garantir que os cálculos sejam feitos corretamente.