ALUNO(A): PROVA COMENTADA OBF 014 PRIMEIRA FASE NÍVEL 1 Professor: Edney Melo Nº TURMA: TURNO: DATA: / / COLÉGIO: 01. A unidade de energia no sistema internacional é o JOULE (J) 0. Uma fonte renovável é um recurso natural que pode ser recolocado na natureza ou se regenerar através de processos naturais a uma taxa equivalente ou maior que o consumo humano. Por isso, petróleo, gás natural, energia nuclear (urânio), carvão mineral são exemplos de fontes não renováveis. Dentre as alternativas, a correta é aquela que cita as marés, os biocombustíveis e o calor da Terra (energia geotérmica). 03. Note que se trata de um gráfico em forma de pizza, dividido em 1 partes iguais, de modo que cada parte vale (100/1)% = (5/3)%. Observe que a parte que compreende a energia que provém da biomassa corresponde praticamente 4,5 divisões do gráfico, de modo que a estimativa é próxima a 37,5%. Vale ressaltar que o texto fala que a oferta de energia corresponde 4,4% das energias renováveis, de modo que a energia ofertada que vem da lenha e do carvão vale 0,44 x (37,5%), que equivale a 16% (aproximadamente) 04. Uma tonelada de petróleo corresponde a uma energia de 11630. 10 3 Wh = 116,3. 10 5 Wh Por uma regra de três simples, teríamos a massa correspondente à 100.10 1 Wh: 1 tonelada 116,3. 10 5 Wh m 100. 10 1 Wh m = 8,5.10 6 toneladas = 8,5.10 9 kg Como a densidade do petróleo vale 0,8 kg/l e o volume de um barril vale 160L, a massa de um barril será dada por: m barril = d. V = 0,8. 160 = 18 kg Logo, o número de barris será dado por: n = 8,5. 109 18 = 7. 10 7 barris (aproximadamente) 05. A cada segundo, o volume que passa por cada unidade geradora vale 600 m 3. A massa de água corresponde a: m = d. V = 10 3. 700 = 7. 10 5 kg
PROVA COMENTADA OBF 014 PRIMEIRA FASE NÍVEL 1 A energia mecânica, associada a energia potencial gravitacional da água, para uma unidade geradora, é dada por: E M = m. g. h = 7. 10 5. 10.100 = 7. 10 8 J (a cada segundo) Logo a potência associada a cada unidade geradora vale 7.10 8 W Durante um ano cada unidade geradora produz uma energia dada por: E = P. t = (7. 10 8 ). (365.4h) = 6,1. 10 1 Wh = 6,1. 10 3 GWh Para uma energia total de 100 000GWh = 100.10 3 GWh, temos que: RESPOSTA: B n = 100. 103 = 16 unidades (aproximadamente) 6,1. 103 06. Em uma usina hidrelétrica, a energia potencial gravitacional armazenada é convertida em energia cinética e esta é convertida em energia elétrica. Desse modo, a energia mecânica é transformada em energia elétrica. A geração da energia elétrica em si é baseada no princípio da indução eletromagnética. 07. As pilhas ou baterias convertem energia química em energia elétrica. 08. O combustível alternativo que tem como origem a gordura animal ou vegetal é o biodiesel. 09. De acordo com a expressão de potência apresentada no texto, a potência aumenta com a velocidade de modo não linear, pois ela é proporcional ao cubo da velocidade. RESPOSTA: B 10.A questão não deixa claro quanto vale a área que o ar incide perpendicularmente, de modo que iremos considerar um círculo de raio R = 50m. Desse modo: A = πr = 3. 50 = 7500m Da equação e dos dados fornecidos no texto, temos: A. ρ. v3 7500. 1,. 63 P = = = 9,7. 10 5 W O trabalho realizado pelo vento é convertido em energia cinética, de modo que:
PROVA COMENTADA OBF 014 PRIMEIRA FASE NÍVEL 1 E C = τ = P. t = 9,7. 10 5. (3600) = 3,5. 10 9 J E C = 3,5GJ IFERE DAS ALTERNATIVAS APRESENTADAS NA PROVA. Caso arredondemos o valor acima para 4,0GJ, termos como resposta a alternativa A. 11. De acordo com a solução do problema anterior, a potência fornecida pelo vento ao gerador vale 9,7.10 5 W = 1MW (aproximadamente), onde 60% são aproveitados para geração de enegia, logo a potência gerador vale 0,6MW, aproximadamente. 1. A potência inicial é dada por: A. ρ. v3 P = = π. R. ρ. v 3 Ao diminuir o raio da hélice pela metade e dobrar a velocidade do vento, teremos que, a nova potência valerá: P = π. (R ). ρ. (v) 3 =. π. R. ρ. v 3 =. P Note que a potência dobra, de modo que o número de residências a serem alimentadas também dobrará ou seja, serão 00 residências. 13. A energia que vêm do Sol é transmitida por radiação, enquanto que a transferência de calor que ocorre entre as moléculas de água é a convecção. Além disso, o processo de condução ocorre através das placas, pois se trata de um material sólido. Resposta: C 14. Note que o texto cita que somente 40% da radiação solar chega na superfície da Terra. Logo: I = (0,40). 1367W m = 546,8 W/m Como a potência efetiva vale 546,8W, a energia que será produzida em 1 ano, será: E placa = (546,8W). (365. 4h) = 4,8. 10 6 Wh Note que a energia produzida por Itaipu em 1 ano vale 100 000 GWh = 10 14 Wh. 3
PROVA COMENTADA OBF 014 PRIMEIRA FASE NÍVEL 1 Para encontrar a área da placa, basta fazer uma regra de três simples: 4,8. 10 6 1m 10 14 A A = 0,. 10 8 m Como se trata de uma área quadrada, temos que: L = 0,. 10 8 L = 0,45. 10 4 m L = 4,5 km IFERE DAS ALTERNATIVAS APRESENTADAS NA PROVA. 15. O processo de transmissão de energia térmica do Sol à qualquer planeta é chamado de radiação térmica, único processo de propagação de calor que ocorre no vácuo. 16. O processo que converte energia solar em energia elétrica é conhecido por processo fotovoltaico. Resposta: D 17. A potência é definida como sendo o trabalho (em JOULES) realizado na unidade de tempo (em SEGUNDOS), desse modo, a sua unidade é joule/segundo. A unidade Joule equivale ao produto de Newton pelo metro, ou seja. A potência também tem como unidade Newton. Metro/ segundo. A unidade Newton equivale ao produto da massa pela aceleração, ou seja, 1 newton = 1 kg. 1m/s. Desse modo, a potência tem como unidade Quilograma. Metro / segundo 3. 18. Note que o carro parte do repouso e atinge uma velocidade de 36km/h = 10 m/s. O trabalho da força resultante que acelera o carro é a variação da energia cinética do mesmo. Logo: τ = E C = m. v 0 = 1800. 10 Como o ganho de velocidade ocorre em 10s, temos que: P = τ t = 90. 103 10 τ = 90. 10 3 J = 9. 10 3 W = 9Kw OBS: Outro modo de fazer é usando o conceito de potência média, dado por: Note a aceleração do carro é dada por: P m = F. v m a = v t = 10 10 = 1m/s 4
PROVA COMENTADA OBF 014 PRIMEIRA FASE NÍVEL 1 A velocidade média do mesmo é dada por: v m = v 0 + v = 0 + 10 = 5m/s Desse modo, temos que: P m = m. a. v m = 1800. 1. 5 = 9000 W = 9 KW 19. Analisando a escala referente aos quadrados internos, notemos que a razão entre as largura da seta correspondente às perdas de atrito no gerador e da seta associada às energias do vento perdidas é da ordem de 6/9. Desse modo: 6 9 = E atrito 30u E atrito = 0u Esse valor corresponde a 0% da quantidade total de energia na entrada. RESPOSTA: A 0. Note que a largura da seta referente à saída (energia elétrica) corresponde à mesma largura da seta associada às energias do vento perdidas, ou seja, a 30 unidades de energia, a qual corresponde a 30% da quantidade total de energia na entrada. Desse modo, a eficiência desse gerador é de 30%. RESPOSTA: A 5