TRANSFORMAÇÕES DE ENERGIAS

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1 01. (ENEM 2009) TRANSFORMAÇÕES DE ENERGIAS A luz solar que atinge a parte superior da atmosfera terrestre chega a uma taxa constante de 135,2 mw/cm². Dessa radiação, apenas 50% conseguem chegar à superfície, pois parte dela é refletida pelas nuvens e absorvida pela atmosfera. A radiação solar pode ser aproveitada para aquecer água de reservatórios, entre outras aplicações. Um sistema básico para transformar energia solar em térmica é ilustrado na figura ao lado acima. Esse sistema é constituído de coletores solares e de um reservatório térmico, chamado boiler. Os coletores solares, geralmente, são feitos de materiais que absorvem bem a radiação solar, e o calor gerado nos coletores é transferido para a água que circula no interior de suas tubulações de cobre. A água aquecida é armazenada no boiler. Dessa forma, a água é mantida quente para consumo posterior. A caixa de água fria alimenta o boiler, mantendo-o sempre cheio. Disponível em: Acesso em: 22 jun (adaptado). É correto afirmar que os coletores solares permitem boa economia de energia, pois (A) se aplicam à produção tanto de energia térmica quanto elétrica. (B) constituem fonte energética alternativa aos combustíveis fósseis usados no transporte. (C) convertem energia radiante em energia térmica, que é usada no processo de aquecimento da água. (D) permitem economizar até 135,2 mwh de energia elétrica, que seriam gastos com aquecimento elétrico. (E) a energia luminosa coletada por eles pode ser usada para reduzir o número de lâmpadas usadas no ambiente.

2 02. (ENEM 2012) A usina termelétrica a carvão é um dos tipos de unidades geradoras de energia elétrica no Brasil. Essas usinas transformam a energia contida no combustível (carvão mineral) em energia elétrica. Em que sequência ocorrem os processos para realizar essa transformação? (A) A usina transforma diretamente toda a energia química contida no carvão em energia elétrica, usando reações de fissão em uma célula combustível. (B) A usina queima o carvão, produzindo energia térmica, que é transformada em energia elétrica por dispositivos denominados transformadores. (C) A queima do carvão produz energia térmica, que é usada para transformar água em vapor. A energia contida no vapor é transformada em energia mecânica na turbina e, então, transformada em energia elétrica no gerador. (D) A queima do carvão produz energia térmica, que é transformada em energia potencial na torre da usina. Essa energia é então transformada em energia elétrica nas células eletrolíticas. (E) A queima do carvão produz energia térmica, que é usada para aquecer água, transformando-se novamente em energia química, quando a água é decomposta em hidrogênio e oxigênio, gerando energia elétrica. 03. Associe corretamente a coluna da direita com a coluna da esquerda e assinalando a alternativa que relaciona corretamente as colunas. Dispositivo: Transformação de tipo de energia: 1. Pilha de rádio a. Elétrica em Mecânica 2. Gerador de usina hidrelétrica b. Elétrica em Térmica 3. Chuveiro elétrico c. Térmica em Mecânica 4. Alto-falante d. Química em Elétrica 5. Máquina a vapor e. Mecânica em Elétrica A) 1 d; 2 e; 3 b; 4 a; 5 c. B) 1 d; 2 a; 3 b; 4 e; 5 c. C) 1 b; 2 e; 3 d; 4 a; 5 c. D) 1 d; 2 b; 3 c; 4 a; 5 e. E) 1 b; 2 a; 3 d; 4 e; 5 c.

3 04. Podemos chamar de máquina tudo que transforma uma modalidade de energia em outra. Segundo esse conceito, uma usina hidrelétrica pode ser considerada uma máquina, pois transforma energia mecânica da queda d água em energia elétrica. Assinale a alternativa que indica uma máquina que transforma energia térmica em energia mecânica. A) Usina eólica B) Bateria solar de calculadora C) Ferro elétrico de passar roupa D) Secador de cabelo E) Locomotiva a vapor 05. Em 2008, a Irlanda inventou uma nova maneira de gerar eletricidade limpa. O SeaGen é o nome dado ao conversor de energia marítima de 1,2 MW, que será instalado em Stangford Lough, Irlanda. Com 41 metros de altura, a turbina irá girar cerca de 12 vezes por minuto devido ao movimento da água causado pelas correntes marítimas. Essa velocidade é extremamente baixa para causar algum dano à vida marinha, mas suficiente para gerar 1,2 megawatt e abastecer casas. A sequência correta das etapas de transformação energéticas é:

4 A) Energia cinética das correntes marítimas, energia cinética das hélices/turbinas, energia elétrica. B) Energia potencial das águas, energia cinética das hélices/turbinas, energia elétrica. C) Energia química da dessalinização, energia cinética das hélices/turbinas, energia elétrica. D) Energia potencial das águas, energia química da dessalinização, energia cinética das hélices/turbinas, energia elétrica. E) Energia de resistência à correnteza marítima, energia cinética das hélices/turbinas, energia elétrica. 06. Leia o texto a seguir. A partir de extensa experimentação e desenvolvimento tecnológico utilizando as propriedades descobertas da energia elétrica, ficou evidente sua versatilidade e utilidade. A grande revolução provocada pela iluminação das ruas e casas foi a confirmação de que a eletricidade tinha chegado para ficar. Tornava-se necessário então, desenvolver maneiras de gerar essa eletricidade em grande escala, uma vez que a demanda de eletricidade não parava de crescer. A geração de eletricidade se tornou então algo imprescindível ao desenvolvimento. A primeira usina comercial de energia elétrica foi instalada em Nova York, em 1883, e possuía seis geradores movidos por máquinas a vapor. Nessa usina ocorre um conjunto de transformações em sequência até se chegar à forma de energia desejada. Burattini, Maria Paula T. de Castro. Energia: uma abordagem multidisciplinar. São Paulo: Livraria da Física, Partindo do carvão para se chegar à eletricidade ocorrem múltiplas transformações energéticas, que podemos citar: A) a energia química da biomassa é convertida em calor através da combustão. Esse calor é transformado em trabalho sobre a turbina que ganha energia potencial gravitacional, induzindo corrente elétrica. B) a energia química da biomassa é convertida em térmica através da combustão. Essa energia térmica é transferida para a água que, ao evaporar, se expande, realizando trabalho sobre uma turbina, que irá, através de indução eletromagnética, converter a energia cinética da turbina em elétrica. C) a energia química da biomassa é convertida diretamente em energia cinética das turbinas que, após movimentar um conjunto de ímãs, produz indução eletromagnética em um solenoide, proporcionando a geração de energia elétrica. D) a energia calorífica da biomassa é convertida em energia térmica, através da combustão. Essa energia é utilizada para a realização de trabalho mecânico sobre as pás de uma turbina, que irá movimentar um conjunto de ímãs, proporcionando a conversão em energia elétrica através da indução. E) a energia térmica presente na biomassa é convertida em calor, através da combustão. Esse calor é fornecido à água que, ao vaporizar-se, expande-se

5 realizando trabalho sobre um circuito elétrico, convertendo toda a energia em corrente elétrica. 07. (ENEM 99) A construção de grandes projetos hidroelétricos também deve ser analisada do ponto de vista do regime das águas e de seu ciclo na região. Em relação ao ciclo da água, pode-se argumentar que a construção de grandes represas A) não causa impactos na região, uma vez que a quantidade total de água da Terra permanece constante. B) não causa impactos na região, uma vez que a água que alimenta a represa prossegue depois rio abaixo com a mesma vazão e velocidade. C) aumenta a velocidade dos rios, acelerando o ciclo da água na região. D) aumenta a evaporação na região da represa, acompanhada também por um aumento local da umidade relativa do ar. E) diminui a quantidade de água disponível para a realização do ciclo da água. 08. Na tabela a seguir, a primeira coluna mostra alguns danos possíveis ao meio ambiente e/ou à saúde pública causados pela instalação de usinas de energia elétrica ou pelos seus modos de produção; a segunda coluna relaciona os processos de transformação de energia envolvidos na obtenção de energia elétrica pelas usinas.

6 Assinale a alternativa que associa corretamente o tipo da usina de geração de energia elétrica com as colunas da tabela. A) Usina hidrelétrica: I e C; Usina termelétrica: II e A; Usina termonuclear: III e B. B) Usina hidrelétrica: II e B; Usina termelétrica: I e A; Usina termonuclear: III e C. C) Usina hidrelétrica: I e B; Usina termelétrica: II e C; Usina termonuclear: III e A. D) Usina hidrelétrica: III e C; Usina termelétrica: I e A; Usina termonuclear: II e B. E) Usina hidrelétrica: I e C; Usina termelétrica: III e B; Usina termonuclear: II e A. 09. 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 abaixo. Com base nas informações acima, a seqüência correta das principais formas de energia envolvidas nesse processo é: A) energia nuclear, energia mecânica, energia potencial e energia elétrica. B) energia nuclear, energia mecânica, energia térmica e energia elétrica.

7 C) energia nuclear, energia potencial, energia mecânica e energia elétrica. D) energia nuclear, energia térmica, energia mecânica e energia elétrica. E) energia mecânica, energia nuclear, energia cinética e energia elétrica. 10. A energia que vem do Sol é fundamental para o fluxo de energia que se processa em todo o planeta Terra. As várias modalidades de usinas elétricas termelétricas, hidrelétricas ou outras, por meio de diferentes equipamentos ou processos naturais, participam desse fluxo, tornando possível a obtenção de eletricidade útil para o ser humano. Assinale a única alternativa que descreve corretamente o papel da radiação solar no funcionamento de uma usina elétrica. A) Na usina hidrelétrica, o calor solar produz correntes de convecção na água dentro do reservatório, que faz movimentar suas turbinas submersas. B Na usina termoelétrica, a queima dos combustíveis fósseis depende do Sol, que aquece a água para movimentar as turbinas. C) Na usina eólica, a energia solar aquece massas de ar que geram regiões com diferentes pressões, produzindo ventos que movem o aerogerador. D) Na usina fotovoltaica, a eletricidade é produzida diretamente pela captação da energia solar em seus painéis, que movem turbinas acopladas às placas. E) Na usina maremotriz, a energia solar aquece massas de água durante o dia, que resfriam à noite, produzindo assim as marés que movem as turbinas. 11. (ENEM 2000) No ciclo da água, usado para produzir eletricidade, a água de lagos e oceanos irradiada pelo Sol, evapora-se dando origem a nuvens e se precipita como chuva. É então represada, corre de alto a baixo e move turbinas de uma usina, acionando geradores. A eletricidade produzida é transmitida através de cabos e fios e é utilizada em motores e outros aparelhos elétricos. Assim, para que o ciclo seja aproveitado na geração de energia elétrica, constrói-se uma barragem para represar a água. Entre os possíveis impactos ambientais causados por essa construção, devem ser destacados: A) aumento do nível dos oceanos e chuva ácida. B) chuva ácida e efeito estufa. C) alagamentos e intensificação do efeito estufa. D) alagamentos e desequilíbrio da fauna e da flora. E) alteração do curso natural dos rios e poluição atmosférica. 12. (ENEM 2002) Em usinas hidrelétricas, a queda d'água move turbinas que acionam geradores. Em usinas eólicas, os geradores são acionados por hélices movidas pelo vento. Na conversão direta solar-elétrica são células fotovoltaicas que produzem tensão elétrica. Além de todos produzirem eletricidade, esses processos tem em comum o fato de A) não provocarem impacto ambiental. B) independerem de condições climáticas. C) a energia gerada poder ser armazenada. D) utilizarem fontes de energia renováveis. E) dependerem das reservas de combustíveis fósseis.

8 13. (ENEM 2006) O funcionamento de uma usina nucleoelétrica típica baseiase na liberação de energia resultante da divisão do núcleo de urânio em núcleos de menor massa, processo conhecido como fissão nuclear. Nesse processo, utiliza-se uma mistura de diferentes átomos de urânio, de forma a proporcionar uma concentração de apenas 4% de material físsil. Em bombas atômicas, são utilizadas concentrações acima de 20% de urânio físsil, cuja obtenção e trabalhosa, pois, na natureza, predomina o urânio não-físsil. Em grande parte do armamento nuclear hoje existente, utiliza-se, então, como alternativa, o plutônio, material físsil produzido por reações nucleares no interior do reator das usinas nucleoelétricas. Considerando-se essas informações, é correto afirmar que A) a disponibilidade do urânio na natureza esta ameaçada devido a sua utilização em armas nucleares. B) a proibição de se instalarem novas usinas nucleoeléricas não causara impacto na oferta mundial de energia. C) a existência de usinas nucleoelétricas possibilita que um de seus subprodutos seja utilizado como material bélico. D) a obtenção de grandes concentrações de urânio físsil e viabilizada em usinas nucleoelétricas. E) a baixa concentração de urânio físsil em usinas nucleoelétricas impossibilita o desenvolvimento energético. 14. (ENEM 2006) A figura ao lado ilustra uma gangorra de brinquedo feita com uma vela. A vela é acesa nas duas extremidades e, inicialmente, deixa-se uma das extremidades mais baixa que a outra. A combustão da parafina da extremidade mais baixa provoca a fusão. A parafina da extremidade mais baixa da vela pinga mais rapidamente que na outra extremidade. O pingar da parafina fundida resulta na diminuição da massa da vela na extremidade mais baixa, o que ocasiona a inversão das posições. Assim, enquanto a vela queima, oscilam as duas extremidades. Nesse brinquedo, observa-se a seguinte sequência de transformações de energia: A) energia resultante de processo químico energia potencial gravitacional energia cinética. B) energia potencial gravitacional energia elástica energia cinética. C) energia cinética energia resultante de processo químico energia potencial gravitacional. D) energia mecânica energia luminosa energia potencial gravitacional.

9 15. (ENEM 2008) Uma fonte de energia que não agride o ambiente, é totalmente segura e usa um tipo de matéria-prima infinita é a energia eólica, que gera eletricidade a partir da força dos ventos. O Brasil é um país privilegiado por ter o tipo de ventilação necessária para produzi-ia. Todavia, ela é a menos usada na matriz energética brasileira. O Ministério de Minas e Energia estima que as turbinas eólicas produzam apenas 0,25% da energia consumida no país. Isso ocorre porque ela compete com uma usina mais barata e eficiente: a hidrelétrica, que responde por 80% da energia do Brasil. O investimento para se construir uma hidrelétrica é de aproximada mente US$ 100 por quilowatt. Os parques eólicos exigem investimento de cerca de US$ 2 mil por quilowatt e a construção de uma usina nuclear, de aproximadamente US$ 6 mil por quilowatt. Instalados os parques, a energia dos ventos é bastante competitiva, custando R$ 200,00 por megawatt-hora frente a R$ 150,00 por megawatt-hora das hidrelétricas e a R$ 600,00 por megawatt-hora das termelétricas. Época, 21/4/2008 (com adaptações). De acordo com o texto, entre as razões que contribuem para a menor participação da energia eólica na matriz energética brasileira, inclui-se o fato de A) haver, no país, baixa disponibilidade de ventos que podem gerar energia elétrica. B) o investimento por quilowatt exigido para a construção de parques eólicos ser de aproximadamente 20 vezes o necessário para a construção de hidrelétricas. C) o investimento por quilowatt exigido para a construção de parques eólicos ser igual a 1/3 do necessário para a construção de usinas nucleares. D) o custo médio por megawatt-hora de energia obtida após instalação de parques eólicos ser igual a 1,2 multiplicado pelo custo médio do megawatt-hora obtido das hidrelétricas. E) o custo médio por megawatt-hora de energia obtida após instalação de parques eólicos ser igual a 1/3 do custo médio do megawatt-hora obtido das termelétricas. 16. (ENEM 2010) Usando pressões extremamente altas, equivalente às encontradas nas profundezas da Terra ou em um planeta gigante, cientistas criaram um novo cristal capaz de armazenar quantidades enormes de energia. Utilizando-se um aparato chamado bigorna de diamante, um cristal de difluoreto de xenônio (XeF 2 ) foi pressionado, gerando um novo cristal com estrutura supercompacta e enorme quantidade de energia acumulada. Inovação Tecnológica. Disponível em: em: 07 jul (adaptado). Embora as condições citadas sejam diferentes do cotidiano, o processo de acumulação de energia descrito é análogo ao da energia: A) armazenada em um carrinho de montanha russa durante o trajeto. B) armazenada na água do reservatório de uma usina hidrelétrica. C) liberada na queima de um palito de fósforo. D) gerada nos reatores das usinas nucleares. E) acumulada em uma mola comprimida.

10 17. (ENEM 2009) A eficiência de um processo de conversão de energia é definida como a razão entre a produção de energia ou trabalho útil e o total de entrada de energia no processo. A figura mostra um processo com diversas etapas. Nesse caso, a eficiência geral será igual ao produto das eficiências das etapas individuais. A entrada de energia que não se transforma em trabalho útil é perdida sob formas não utilizáveis (como resíduos de calor). HINRICHS, R. A. Energia e Meio Ambiente. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2003 (adaptado). Aumentar a eficiência dos processos de conversão de energia implica economizar recursos e combustíveis. Das propostas seguintes, qual resultará em maior aumento da eficiência geral do processo? A) Aumentar a quantidade de combustível para queima na usina de força. B) Utilizar lâmpadas incandescentes, que geram pouco calor e muita luminosidade. C) Manter o menor número possível de aparelhos elétricos em funcionamento nas moradias.

11 D) Utilizar cabos com menor diâmetro nas linhas de transmissão a fim de economizar o material condutor. E) Utilizar materiais com melhores propriedades condutoras nas linhas de transmissão e lâmpadas fluorescentes nas moradias. 18. (ENEM 2010 ANULADA). Ziegler, M.F. Energia Sustentável. Revista Isto É. 28 abr A fonte de energia representada na figura, considerada uma das mais limpas e sustentáveis do mundo, é extraída do calor gerado A) pela circulação do magma no subsolo. B) pelas erupções constantes dos vulcões. C) pelo sol que aquece as águas com radiação ultravioleta. D) pela queima do carvão e combustíveis fósseis. E) pelos detritos e cinzas vulcânicas. 19. (ENEM 2010) Usando pressões extremamente altas, equivalente às encontradas nas profundezas da Terra ou em um planeta gigante, cientistas criaram um novo cristal capaz de armazenar quantidades enormes de energia.

12 Utilizando-se um aparato chamado bigorna de diamante, um cristal de difluoreto de xenônio (XeF 2 ) foi pressionado, gerando um novo cristal com estrutura supercompacta e enorme quantidade de energia acumulada. Inovação Tecnológica. Disponível em: em: 07 jul (adaptado). Embora as condições citadas sejam diferentes do cotidiano, o processo de acumulação de energia descrito é análogo ao da energia: A) armazenada em um carrinho de montanha russa durante o trajeto. B) armazenada na água do reservatório de uma usina hidrelétrica. C) liberada na queima de um palito de fósforo. D) gerada nos reatores das usinas nucleares. E) acumulada em uma mola comprimida. 20. A energia das marés é utilizada em regiões onde ocorre um grande desnível entre as marés alta e baixa. De modo análogo ao das usinas hidrelétricas, é construída uma barragem, originando um reservatório junto ao mar. Por ocasião da maré alta, a água que enche o reservatório passa pela turbina acionando-a. Na maré baixa, o reservatório esvazia e novamente a turbina entra em rotação gerando energia elétrica. Entretanto, esse processo é descontínuo e de baixo rendimento, o que limita sua utilização. Em La Rance, na França, existe uma usina mareomotriz em funcionamento, onde o desnível entre as marés alta e baixa chega a 13 m e a capacidade instalada é de 240 MW. Podemos afirmar que a energia que se converte em energia elétrica no processo acima é: A) Mecânica B) Térmica C) Ondulatória D) Solar E) Química