1. Barragens são sistemas artificiais que represam água para que ela seja usada na geração de energia elétrica. O represamento das águas provoca a formação de lagos imensos, o que representa uma interferência no meio ambiente, porém a geração de energia elétrica é vital para o país. Considerando esses dados e sabendo que o processo de obtenção de energia elétrica consiste na transformação sucessiva da energia potencial gravitacional em outras modalidades até a obtenção da energia elétrica, analise as afirmações a seguir:
I. Dado que barragens utilizadas em hidrelétricas armazenam grande volume de água, infere-se que a construção de uma dessas barragens pode provocar alterações na paisagem, porém não no ciclo hidrológico da região onde ela seja construída nem na biodiversidade dos rios afluentes.
II. A água represada em barragens artificiais armazena energia potencial gravitacional, que pode ser transformada em energia cinética, a qual, por sua vez, aciona turbinas, transformando energia mecânica em energia elétrica.
III. Se uma massa de água de 200 toneladas cair de uma altura de 100m, um sistema de geração de energia elétrica de rendimento igual a 40% obteria 8 X107 joules de energia elétrica. Considere g = 10m/s2.
É(São) correta(s) as afirmações:
A) I e II, apenas. D) I, apenas.
B) I e III, apenas. E) I, II e III.
C) II e III, apenas.
I. Incorreta. Há alteração no ciclo hidrológico e na biodiversidade da região.
II. Correta.
III. Correta. Epot = mgh Epot = 200 X103 X10 X100
Epot = 2 X108J. O rendimento do sistema é 40%, portanto obtém-se 8 X107 J de energia elétrica.
Resposta: C
2. O Brasil já é o quarto maior mercado de consumo de água engarrafada, ficando atrás apenas de Estados Unidos, México e China. Dados da Associação Internacional de Águas Engarrafadas revelam que nosso consumo cresce mais de 7% ao ano. O Brasil consome mais água engarrafada que, por exemplo, França, Itália e Alemanha. Todavia, há um alto impacto ambiental nesse consumo. Um dos problemas está relacionado à embalagem, geralmente feita de PET (politereftalato de etileno), plástico obtido a partir de petróleo. No Brasil, o consumo de água engarrafada até o final de 2007 foi de 13,6 bilhões de litros. Para esse tanto, estima-se que pelo menos 1,5 milhões de toneladas de plástico tenham sido usados para a fabricação de garrafas PET. A Environmental Research Letters (Janeiro-Março 2009) publicou que, em 2007 foram consumidos, nos EUA, 33 bilhões de litros de água engarrafada. Para a produção, estocagem e distribuição desse produto, calcula-se que são necessários entre 32 e 54 milhões de barris de petróleo. Mas, para engarrafar esses 33 bilhões de litros de água, calcula-se que são consumidos cerca de 15 milhões de barris de petróleo na produção das embalagens. Se utilizarmos os mesmos dados da produção de água engarrafada nos EUA para o caso brasileiro, pode-se afirmar que, em 2007, o “custo energético total” da produção, engarrafamento, estocagem e distribuição de água engarrafada em nosso país esteve, aproximadamente, entre:
A) 10 e 20 milhões de barris de petróleo.
B) 19 e 28 milhões de barris de petróleo.
C) 21 e 34 milhões de barris de petróleo.
D) 26 e 40 milhões de barris de petróleo.
E) 33 e 44 milhões de barris de petróleo.x
Somando-se o custo energético da produção de embalagens (15 milhões de barris) ao custo de produção, estocagem e distribuição (entre 32 e 54 milhões de barris), nos EUA, temos um total entre 47 e 69 milhões de barris. Esse é o custo para o consumo de 33 bilhões de litros. Para o Brasil, cujo consumo é de 13,6 bilhões de litros, o intervalo entre o custo energético inferior e o custo energético superior é dado por:
Einf = (x 13,6 19,4 milhões de barris.
Esup = x 13,6 28,4 milhões de barris.
Resposta: B
3. Quando o motorista de um automóvel aciona os freios, uma parcela da energia cinética do veículo é desperdiçada para o ambiente. Um exemplo da parcela de energia dissipada, está no aumento significativo na temperatura das peças que compõem o freio do automóvel. Alguns carros de Fórmula 1 utilizam um dispositivo denominado KERS (Kinetic Energy Recovery System) que, em síntese, recupera parte da energia que seria desperdiçada, armazenando- a sob forma de energia elétrica ou mecânica, dependendo da concepção do dispositivo. Posteriormente, essa energia armazenada pode ser utilizada, por exemplo, numa ultrapassagem. Para que se tenha uma idéia, a liberação da energia armazenada no KERS é capaz de aumentar cerca de 10% a potência do carro de Fórmula 1 durante aproximadamente 7 segundos. Dentre as afirmações a seguir, assinale aquela que pode ser depreendida do texto. A) O funcionamento do KERS é um duro golpe na segunda lei da Termodinâmica, que afirma ser impossível produzir um dispositivo que transforme, integralmente, energia térmica em energia mecânica. B) A eficiência desse tipo de dispositivo somente se verifica em corpos em alta velocidade. C) Em contrapartida ao aumento na potência do carro de Fórmula 1, durante o uso do KERS, o motor necessitará de mais combustível. D) Para melhor desempenho do carro de Fórmula 1, o piloto deve fazer uso intenso dos freios, por longos intervalos de tempo. E) O funcionamento do KERS está alicerçado pelo princípio geral da conservação de energia.
A) Errada. Apenas uma parcela da energia térmica que seria desperdiçada pode ser armazenada no KERS.
B) Errada. Não se depreende do texto que seja possível relacionar a eficiência desse dispositivo com valores de velocidade.
C) Errada. O aumento na potência do veículo é feito pelo uso da energia que já estava acumulada no KERS.
D) Errada. Obviamente, os freios de um veículo são acionados apenas em casos de necessidade.
E) Certa. O aumento na energia armazenada no KERS advém da redução da energia cinética do móvel, evidenciando que a energia não pode ser criada ou destruída, mas apenas transformada, armazenada e transferida. Resposta: E
4. O texto a seguir descreve, resumidamente, o funcionamento de uma usina de energia elétrica conhecida como Solar Tower.
Legenda: A capacidade atual da Solar Tower é 11MW, mas quando for concluída, em 2013, ela produzirá cerca de 300MW, energia suficiente para 180.000 domicílios, equivalente às necessidades da cidade de Sevilha.
Perto de Sevilha (no sul da Espanha) está sendo implantada uma nova usina de energia. Nela há uma torre, cuja altura equivale à de um prédio de 40 andares, fortemente iluminada pela luz do Sol, refletida por 600 chapas de metal com 120m2 cada, dispostas ao seu redor. Pelo correto posicionamento das chapas em cada horário do dia, é possível concentrar a luz do Sol na parte superior da torre, onde há uma rede de tubulações em que se faz circular água. O aquecimento da água é controlado até que se obtenha vapor, responsável pelo aumento na pressão do sistema. Posteriormente, parte desse vapor é liberada, colocando em movimento as pás das turbinas, como em outros tipos de usina de energia. Dentre as opções abaixo, qual melhor corresponde à cadeia de transformações de energia que está envolvida nessa usina?
A) energia química -> energia mecânica -> energia solar energia elétrica.
B) energia solar energia química energia térmica energia elétrica.
C) energia solar energia térmica energia mecânica energia elétrica.
D) energia solar energia térmica energia química energia elétrica.
E) energia térmica energia química energia química energia elétrica.
A luz proveniente do Sol (energia solar) é refletida e direcionada para a torre por espelhos, aquecendo a água que percorre a sua tubulação (energia térmica). O aumento da pressão ocasionado pela vaporização da água faz com que as turbinas da usina entrem em rotação (energia mecânica). Um complexo sistema transforma
essa energia em energia elétrica. Resposta: C
5. A foto a seguir mostra uma visão superior da usina termosolar citada na questão anterior. Pode-se observar que, ao lado da estação em funcionamento, uma segunda está sendo construída. Repare que as placas polidas, que operam como dispositivos refletores, estão dispostas em fileiras, com determinada organização geométrica. Considerando que cada fileira se comporte como um espelho esférico gaussiano, assinale a opção que descreve o arranjo de cada fileira de placas e a localização do topo da torre:
A) O arranjo é na forma de espelhos côncavos, e o topo da torre está localizado nos centros de curvaturas desses espelhos.
B) O arranjo é na forma de espelhos convexos, e o topo da torre está localizado nos centros de curvaturas desses espelhos.
C) O arranjo é na forma de espelhos côncavos, e o topo da torre está localizado nos focos desses espelhos.
D) O arranjo é na forma de espelhos convexos, e o topo da torre está localizado nos focos desses espelhos.
E) O arranjo é na forma de espelhos côncavos, e o topo da torre está localizado nos vértices desses espelhos.
Os conjuntos de placas formam espelhos côncavos. Como os raios solares próximos à superfície da Terra são paralelos entre si e incidem paralelamente aos eixos dos espelhos, eles são refletidos, passando pelo foco dos espelhos, localizado no topo da torre. Resposta: C
6. A produção de suor, na espécie humana, é um mecanismo que impede a elevação da temperatura corpórea, mantendo o organismo a temperaturas de aproximadamente 37ºC. Ao ser vaporizado em nossa pele, o suor retira dela energia térmica, reduzindo-lhe assim a temperatura. Dentre as situações expostas a seguir, assinale aquela em que não se verifica o mecanismo físico descrito acima.
A) A água armazenada numa moringa de barro e colocada à sombra, com o tempo, torna-se mais fresca.
B) As roupas molhadas, penduradas no varal e expostas ao vento, ficam mais frias, como percebemos pelo tato.
C) Quando uma garrafa de refrigerante gelado é deixada sobre a mesa, formam-se gotículas de água que, aderidas ao recipiente, propiciam uma redução ainda maior na temperatura do refrigerante.
D) Quando passamos álcool em nossa pele e assopramos, temos a sensação de resfriamento do local.
E) Mesmo em dias muito quentes, quando uma pessoa sai de uma piscina, pode sentir frio.
As moléculas de vapor de água, já presentes na atmosfera,
entram em contato com a garrafa gelada, cedem
calor à garrafa e são condensadas, ou seja, passam ao
estado líquido e se acumulam sob forma de gotas nas
paredes da garrafa. Resposta: C
7. A potência da radiação solar sobre o solo de nosso planeta, numa dada região, é diretamente proporcional à área de exposição do solo à luz solar. Na transposição do rio São Francisco, ao se distribuir a água do seu leito natural para outras regiões, ocorre um aumento na superfície de exposição da água à radiação solar. Assim sendo, deve ocorrer um aumento na taxa de evaporação da água. A fim de se testar essa hipótese, suponha que 1000 litros de água estejam armazenados num recipiente cúbico de 1m de aresta e expostos à radiação solar em determinada região por onde passa o rio São Francisco. Observa-se que, para o nível da água ser reduzido em 10 cm, ou seja, 100 litros de água, devido exclusivamente à evaporação provocada pela radiação solar, é necessário um intervalo de tempo t. Considere, agora, que esse volume de água seja distribuído, de forma equânime, em outros cinco recipientes cúbicos idênticos, de 1m de aresta. Levando em consideração apenas a radiação que atinge a superfície superior dos recipientes, assinale a alternativa correta.
A) Para reduzir o nível de água nos recipientes em 10cm, o intervalo de tempo necessário será 5 t.
B) Para reduzir o nível de água nos recipientes em 10cm, o intervalo de tempo necessário será t/5.
C) Na segunda situação, para evaporar um total de 100 litros de água dos recipientes, será necessário um intervalo de tempo igual a t/5.
D) Para que toda água dos recipientes seja evaporada, será preciso esperar um intervalo de tempo mínimo de 10 t.
E) Para que toda a água dos recipientes seja evaporada, será preciso esperar um intervalo de tempo mínimo de 5 t.
No primeiro caso, a água apresentava uma superfície de exposição à radiação solar de 1m2. Ao se distribuir esse volume de água em cinco recipientes idênticos, a área de exposição da água à radiação solar aumentou para 5m2. Logo, na segunda situação, os 1000 litros de água estão recebendo uma potência de radiação cinco vezes maior que no caso anterior. A quantidade de energia térmica para evaporar certo volume de água é constante. Assim, ao se quintuplicar a potência de radiação, o intervalo de tempo para que certo volume de água seja evaporado é reduzido à quinta
parte. Resposta: C
8. 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-la. 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 aproximadamente 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.
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.
