Questão 83 do ENEM 2012 comentada
Entenda o limite termodinâmico da eficiência dos motores a combustão.
Aumentar a eficiência na queima de combustível dos motores a combustão e reduzir suas emissões de poluentes é a meta de qualquer fabricante de motores. É também o foco de uma pesquisa brasileira que envolve experimentos com plasma, o quarto estado da matéria e que está presente no processo de ignição. A interação da faísca emitida pela vela de ignição com as moléculas de combustível gera o plasma que provoca a explosão liberadora de energia que, por sua vez, faz o motor funcionar.
Disponível em: www.inovacaotecnologica.com.br. Acesso em: 22 jul. 2010 (adaptado).
No entanto, a busca da eficiência referenciada no texto apresenta como fator limitante
- AO tipo de combustível, fóssil, que utilizam. Sendo um insumo não renovável, em algum momento estará esgotado.
- BUm dos princípios da termodinâmica, segundo o qual o rendimento de uma máquina térmica nunca atinge o ideal.
- CO funcionamento cíclico de todos os motores. A repetição contínua dos movimentos exige que parte da energia seja transferida ao próximo ciclo.
- DAs forças de atrito inevitável entre as peças. Tais forças provocam desgastes contínuos que com o tempo levam qualquer material à fadiga e ruptura.
- EA temperatura em que eles trabalham. Para atingir o plasma, é necessária uma temperatura maior que a de fusão do aço com que se fazem os motores.
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O que a questão cobra
A questão exige relacionar máquinas térmicas ao princípio da termodinâmica que limita seu rendimento. Também cobra distinguir esse limite de fatores práticos, como atrito e tipo de combustível.
Resolução
O motor a combustão é uma máquina térmica: recebe energia da queima do combustível e transforma parte dela em trabalho. O trecho mostra a conversão de energia que põe o motor em funcionamento:
“a explosão liberadora de energia que, por sua vez, faz o motor funcionar.”
Pela segunda lei da Termodinâmica, uma máquina térmica que funciona em ciclos não pode transformar todo o calor recebido em trabalho. Parte da energia precisa ser transferida para o ambiente; por isso, o rendimento não chega a 100%. Esse limite existe mesmo que o fabricante aperfeiçoe a queima e reduza as perdas práticas. Melhorias podem elevar o rendimento, mas não eliminar a restrição fundamental imposta pela termodinâmica. Assim, o fator limitante pedido é o princípio que impede uma máquina térmica de atingir rendimento ideal.
Alternativa por alternativa
- A
O fato de o combustível ser fóssil pode limitar sua disponibilidade, mas não determina o rendimento termodinâmico do motor.
- B
Correta. pela segunda lei da Termodinâmica, uma máquina térmica cíclica não converte todo o calor em trabalho, então seu rendimento não pode ser ideal.
- C
O funcionamento cíclico não exige que parte da energia seja transferida para o ciclo seguinte. A limitação fundamental do rendimento vem da termodinâmica.
- D
O atrito provoca perdas e pode reduzir o rendimento real, mas não é o limite fundamental que impede qualquer máquina térmica de atingir rendimento ideal.
- E
A formação de plasma junto à vela não significa que todo o motor precise atingir temperatura acima da fusão do aço.
Para lembrarUma máquina térmica cíclica não transforma todo o calor recebido em trabalho: seu rendimento nunca é de 100%.
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