Questão 30 do ENEM 2009 — Física
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?
Resolução comentada
A combustão direta de 1 litro fornece Q = 200.000 g × 4,19 J/g°C × 35 °C ≈ 29 milhões de joules. Já o gerador entrega ao resistor P = V²/R = 110²/11 = 1.100 W, ou seja, cerca de 4 milhões de joules por hora — consumindo 1 litro nessa hora. Para fornecer os mesmos 29 MJ seriam necessárias cerca de 7 horas, logo o gerador consome aproximadamente sete vezes mais gasolina.
A comparação evidencia as perdas na conversão: transformar o calor da queima em eletricidade e de novo em calor desperdiça a maior parte da energia do combustível.