Sobre o tema
A eficiência na conversão de energia é um tema central na termodinâmica e na engenharia. Nesta questão do ENEM, compara-se o uso de gasolina para aquecer água por combustão direta e por geração elétrica. A combustão direta converte a maior parte da energia química em calor, enquanto o gerador elétrico introduz perdas na conversão de energia mecânica em elétrica e depois em calor por efeito Joule. O cálculo envolve a determinação da energia necessária para aquecer a água usando calor específico, a potência elétrica fornecida pelo gerador e o tempo de operação. A diferença de consumo evidencia as perdas inerentes aos processos de transformação energética, conceito fundamental para entender a sustentabilidade e o rendimento de sistemas energéticos.
Tópicos relacionados
- Eficiência energética em transformações
- Calor específico da água e cálculo de energia
- Potência elétrica e efeito Joule
- Combustão direta versus geração elétrica
- Comparação de consumo de combustível
Enunciado
É possível, com 1 litro de gasolina, usando todo o calor produzido por sua combustão direta, aquecer 200 litros de água de 20 °C a 55 °C. Pode-se efetuar esse mesmo aquecimento por um gerador de eletricidade, que consome 1 litro de gasolina por hora e fornece 110 V a um resistor de 11 Ω, imerso na água, durante um certo intervalo de tempo. Todo o calor liberado pelo resistor é transferido à água.
Considerando que o calor específico da água é igual a 4,19 J g-1 °C-1, aproximadamente qual a quantidade de gasolina consumida para o aquecimento de água obtido pelo gerador, quando comparado ao obtido a partir da combustão?
Alternativas
- A)
A quantidade de gasolina consumida é igual para os dois casos.
- B)
A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é duas vezes maior que a consumida na combustão.
- C)
A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é duas vezes menor que a consumida na combustão.
- D)
A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é sete vezes maior que a consumida na combustão.
- E)
A quantidade de gasolina consumida pelo gerador é sete vezes menor que a consumida na combustão.
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Perguntas frequentes
O que é eficiência energética?
Eficiência energética é a razão entre a energia útil obtida e a energia total fornecida a um sistema, indicando o quanto da energia é aproveitada sem desperdício.
Como calcular a energia necessária para aquecer água?
Usa-se a fórmula Q = m·c·ΔT, onde m é a massa, c é o calor específico e ΔT é a variação de temperatura. Para água, c ≈ 4,19 J/g·°C.
Por que a geração elétrica é menos eficiente que a combustão direta?
Porque envolve múltiplas conversões (química → mecânica → elétrica → térmica), cada uma com perdas, reduzindo o rendimento global.