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Resumão – Energia

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Energia (Resumão)

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Teoria e exercícios para o Enem

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  1. 1. Curso Reta Final ENEM – Prof. Augusto Melo – Física Resumão – Energia Resumo Teórico   A unidade de energia no SI é o joule (símbolo: J).  ENERGIA CINÉTICA: É a energia que um corpo possui associada ao seu estado de movimento. Conservativos  EM0  EM  SISTEMAS Dissipativos  E  E  E M0 M Dissipada   m V 2 EC  2   E  Pot  t  A variação da energia cinética de um corpo entre dois instantes é dada pelo trabalho da força resultante entre os instantes considerados: m 2 V  V02   T  EC 2  ENERGIA POTENCIAL: É a energia que um corpo possui em virtude de sua posição, ou da posição relativa de suas partes, em relação a um dado referencial.  Energia potencial gravitacional: LEGENDA (SI): EC  energia cinética [joule (J)] m  massa [quilograma (kg)] V  velocidade [m/s] T  trabalho [joule (J)] EP  energia potencial [joule (J)] ΔEC  variação da energia cinética [joule (J)] 2 g  aceleração da gravidade [m/s ] h  altura (desnível) [metro (m)] k  constante elástica [newton/metro (N/m)] x  deformação da mola [metro (m)] Pot  potência [watt (W)] Δt  intervalo de tempo [segundo (s)] Teorema da energia cinética: T ENERGIA ELÉTRICA: A energia elétrica é calculada pelo produto entre a potência (Pot) e o tempo. EP  m  g  h Exercícios   k  x2 Energia potencial elástica: EP  2  CA 3 – Associar intervenções que resultam em degradação ou conservação ambiental a processos produtivos e sociais e a instrumentos ou ações científico-tecnológicos. H8 – Identificar etapas em processos de obtenção, transformação, utilização ou reciclagem de recursos naturais, energéticos ou matérias-primas, considerando processos biológicos, químicos ou físicos neles envolvidos. 01. (ENEM) No processo de obtenção de eletricidade, ocorrem várias transformações de energia. Considere duas delas: I. Cinética em elétrica II. Potencial gravitacional em cinética  ENERGIA MECÂNICA: A energia mecânica de um corpo é a soma de sua energia cinética com sua energia potencial: EM  EC  EP  Conservação da energia mecânica Desprezadas as forças dissipavas, a energia mecânica permanece constante. Analisando o esquema, é possível identificar que elas se encontram, respectivamente, entre: a) I - a água no nível h e a turbina, II - o gerador e a torre de distribuição. b) I - a água no nível h e a turbina, II - a turbina e o gerador. c) I - a turbina e o gerador, II - a turbina e o gerador. d) I - a turbina e o gerador, II - a água no nível h e a turbina. e) I - o gerador e a torre de distribuição, II - a água no nível h e a turbina. :: http://www.toenemai.com.br :: Preocupado com o Enem? Tô Énem Aí!! ::
  2. 2. Curso Reta Final ENEM – Prof. Augusto Melo – Física Resumão – Energia 02. (ENEM) O diagrama abaixo representa a energia solar que atinge a Terra e sua utilização na geração de eletricidade. A energia solar é responsável pela manutenção do ciclo da água, pela movimentação do ar, e pelo ciclo do carbono que ocorre através da fotossíntese dos vegetais, da decomposição e da respiração dos seres vivos, além da formação de combustíveis fósseis. Suponha que uma residência tenha objetos de alumínio em uso cuja massa total seja de 10 kg (panelas, janelas, latas etc.). O consumo de energia elétrica mensal dessa residência é de 100 kWh. Sendo assim, na produção desses objetos utilizou-se uma quantidade de energia elétrica que poderia abastecer essa residência por um período de a) 1 mês. b) 2 meses. c) 3 meses. d) 4 meses e) 5 meses. 05. Na figura abaixo está esquematizado um tipo de usina utilizada na geração de eletricidade. De acordo com o diagrama, a humanidade aproveita, na forma de energia elétrica, uma fração da energia recebida como radiação solar, correspondente à: a) 4 x 10–9 b) 2,5 x 10–6 c) 4 x 10–4 d) 2,5 x 10–3 e) 4 x 10–2 03. (Enem) De acordo com este diagrama, uma das modalidades de produção de energia elétrica envolve combustíveis fósseis. A modalidade de produção, o combustível e a escala de tempo típica associada à formação desse combustível são, respectivamente, a) hidroelétricas – chuvas – um dia b) hidroelétricas – aquecimento do solo – um mês c) termoelétricas – petróleo – 200 anos d) termoelétricas – aquecimento do solo – um milhão de anos e) termoelétricas – petróleo – 500 milhões de anos 04. (Enem) O alumínio se funde a 666 °C e é obtido à custa de energia elétrica, por eletrólise — transformação realizada a partir do óxido de alumínio a cerca de 1000 °C. A produção brasileira de alumínio, no ano de 1985, foi da ordem de 550000 toneladas, tendo sido consumidos cerca de 20 kWh de energia elétrica por quilograma do metal. Nesse mesmo ano, estimou-se a produção de resíduos sólidos urbanos brasileiros formados por metais ferrosos e não ferrosos em 3700 t/dia, das quais 1,5 % estima-se corresponder ao alumínio. ([Dados adaptados de] FIGUEIREDO, P. J. M. A sociedade do lixo: resíduos, a questão energética e a crise ambiental. Piracicaba: UNIMEP, 1994) Analisando o esquema, é possível identificar que se trata de uma usina: a) hidrelétrica, porque a água corrente baixa a temperatura da turbina. b) hidrelétrica, porque a usina faz uso da energia cinética da água. c) termoelétrica, porque no movimento das turbinas ocorre aquecimento. d) eólica, porque a turbina é movida pelo movimento da água. e) nuclear, porque a energia é obtida do núcleo das moléculas de água. 06. As usinas nucleares funcionam a partir da grande quantidade de calor liberada pelas reações nucleares. O calor é absorvido por um circuito de água primário, do tipo ciclo fechado. Esse circuito fica em contato com outro, o circuito secundário, que, por sua vez, produz vapor de água a alta pressão, para fazer girar uma turbina capaz de acionar um gerador elétrico, conforme mostra, esquematicamente, a figura a seguir. Com base nas informações anteriores, a sequência correta das principais formas de energia envolvidas nesse processo é: :: http://www.toenemai.com.br :: Preocupado com o Enem? Tô Énem Aí!! ::
  3. 3. Curso Reta Final ENEM – Prof. Augusto Melo – Física Resumão – Energia a) energia nuclear, energia mecânica, energia potencial e energia elétrica. b) energia nuclear, energia mecânica, energia térmica e energia elétrica. c) energia térmica, energia potencial, energia mecânica e energia elétrica. d) energia nuclear, energia térmica, energia mecânica e energia elétrica. e) energia térmica, energia nuclear, energia mecânica e energia elétrica. 07. (FGV 2011-Adaptada) Em festas de aniversário, um dispositivo bastante simples arremessa confetes. A engenhoca é constituída essencialmente por um tubo de papelão e uma mola helicoidal comprimida. No interior do tubo estão acondicionados os confetes. Uma pequena torção na base plástica do tubo destrava a mola que, em seu processo de relaxamento, empurra, por 20 cm, os confetes para fora do dispositivo. 08. (Enem) A eficiência de um processo de conversão de energia, definida como sendo a razão entre a quantidade de energia ou trabalho útil e a quantidade de energia que entra no processo, é sempre menor que 100% devido a limitações impostas por leis físicas. A tabela a seguir, mostra a eficiência global de vários processos de conversão. Tabela Eficiência de alguns sistemas de conversão de energia Sistema Geradores elétricos Motor elétrico Fornalha a gás Termelétrica a carvão Usina nuclear Lâmpada fluorescente Lâmpada incandescente Célula solar Eficiência 70 – 99 % 50 – 95 % 70 – 95 % 30 – 40 % 30 – 35 % 20 % 5% 5 – 28 % HINRICHS, R. A.; KLEINBACH, M. Energia e meio ambiente. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2003 (adaptado). Ao serem lançados com o tubo na posição vertical, os confetes atingem no máximo 4 metros de altura, 20 % do que conseguiriam se não houvesse a resistência do ar. Durante o arremesso dos confetes observa-se na sequência as principais transformações de energia: a) potencial elástica – cinética – potencial gravitacional b) cinética – potencial gravitacional – potencial elástica c) potencial gravitacional – cinética – potencial elástica d) potencial gravitacional – potencial elástica cinética e) potencial elástica – potencial gravitacional cinética   CA 5 – Entender métodos e processos próprios das ciências naturais e aplicá-los em diferentes contextos. H19 – Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental. Se essas limitações não existissem, os sistemas mostrados na tabela, que mais se beneficiariam de investimentos em pesquisa para terem suas eficiências aumentadas, seriam aqueles que envolvem as transformações de energia: a) mecânica em energia elétrica. b) nuclear em energia elétrica. c) química em energia elétrica. d) química em energia térmica. e) radiante em energia elétrica 09. (Enem) Há estudos que apontam razões econômicas e ambientais para que o gás natural possa vir a tornar-se, ao longo deste século, a principal fonte de energia em lugar do petróleo. Justifica-se essa previsão, entre outros motivos, porque o gás natural: a) além de muito abundante na natureza é um combustível renovável. b) tem novas jazidas sendo exploradas e é menos poluente que o petróleo. c) vem sendo produzido com sucesso a partir do carvão mineral. d) pode ser renovado em escala de tempo muito inferior à do petróleo. e) não produz CO2 em sua queima, impedindo o efeito estufa. 10. (Enem) Entre outubro e fevereiro, a cada ano, em alguns estados das regiões Sul, Sudeste e Centro- Oeste, os relógios permanecem adiantados em uma hora, passando a vigorar o chamado horário de verão. Essa medida, que se repete todos os anos, visa: :: http://www.toenemai.com.br :: Preocupado com o Enem? Tô Énem Aí!! ::
  4. 4. Curso Reta Final ENEM – Prof. Augusto Melo – Física Resumão – Energia a) promover a economia de energia, permitindo um melhor aproveitamento do período de iluminação natural do dia, que é maior nessa época do ano. b) diminuir o consumo de energia em todas as horas do dia, propiciando uma melhor distribuição da demanda entre o período da manhã e da tarde. c) adequar o sistema de abastecimento das barragens hidrelétricas ao regime de chuvas, abundantes nessa época do ano nas regiões que adotam esse horário. d) incentivar o turismo, permitindo um melhor aproveitamento do período da tarde, horário em que os bares e restaurantes são mais frequentados. e) responder a uma exigência das indústrias, possibilitando que elas realizem um melhor escalonamento das férias de seus funcionários. QUESTÕES COMENTADAS Solução da Questão 01: A energia se transforma de cinética em elétrica entre a turbina e o gerador. A energia se transforma de potencial gravitacional em cinética entre o nível h e a turbina. Resposta: D Solução da Questão 02: Psol = 200 bilhões de MW = 2 × 1017 W Peletricidade = 500.000 MW = 5 × 1011 W Peletricidade 5  1011 P   eletricidade  2,5  106 17 PSol 2  10 PSol Solução da Questão 05: O esquema mostrado é de uma usina hidrelétrica, convertendo energia cinética da água em energia elétrica. Resposta: D Solução da Questão 06: No reator, devido às reações, tem-se a energia nuclear. A água recebe à energia térmica proveniente das reações produzindo o vapor d´água. A alta pressão do vapor faz girar a turbina (energia mecânica) que aciona o gerador elétrico produzindo assim energia elétrica. Resposta: D Solução da Questão 07: O dispositivo da figura transforma energia potencial elástica em energia cinética, que é transformada em energia potencial gravitacional. Parte da energia potencial inicial é dissipada devido à resistência do ar. Resposta: E Solução da Questão 08: Por meio das alternativas percebe-se que o teste salienta os processos de obtenção de energia elétrica. Dentre os processos apresentados, aquele de menor rendimento é o de conversão da energia solar em energia elétrica. Tendo em vista a enorme disponibilidade de energia solar, seria razoável que os investimentos se concentrassem na melhoria da eficiência desse tipo de conversão. Resposta: E Resposta: B Solução da Questão 09: Solução da Questão 03: Nas usinas termoelétricas, é comum o uso do petróleo, combustível fóssil cujo período de formação é elevadíssimo (milhões de anos). Resposta: E Solução da Questão 04: O enunciado cita que são necessários 20 kWh de energia elétrica para se produzir 1kg de alumínio. Assim, para a produção de 10 kg do metal, serão consumidos 200 kWh. Como o consumo mensal de energia elétrica da residência é 100 kWh, o total consumido para a produção dos 10kg de alumínio corresponde a 2 meses de energia elétrica. Resposta: B Gás natural e petróleo foram produzidos juntos, a milhões de anos, e não são renováveis. Ele tem se tornado mais importante porque antes já foi simplesmente jogado fora. Hoje novas jazidas são descobertas e os ecologistas têm apoiado seu uso porque polui menos e é mais barato. Resposta: B Solução da Questão 10: É intensamente divulgado e discutido todo santo ano na imprensa a questão do horário de verão: ele é feito para economizar energia, aproveitando as horas de luz solar e evitando iluminação elétrica. Resposta: A :: http://www.toenemai.com.br :: Preocupado com o Enem? Tô Énem Aí!! ::

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