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Questão 103

ENEM 2024, Ciências da Natureza Dificuldade: Média Favoritar

O diagrama P-V a seguir representa o ciclo de Otto para um motor de combustão interna, como os motores a gasolina ou a etanol, utilizados nos automóveis.

Diagrama P-V do ciclo de Otto com os pontos 0, 1, 2, 3 e 4; a área W, entre as curvas 2–3–4–1, está destacada

As etapas representadas no diagrama estão descritas no quadro.

Etapa Processo Descrição
I 0 a 1 Admissão isobárica da mistura ar-combustível no cilindro do motor.
II 1 a 2 Compressão adiabática da mistura.
III 2 a 3 Introdução de energia na forma de calor da combustão.
IV 3 a 4 Expansão adiabática.
V 4 a 1 Liberação de energia na forma de calor.
VI 1 a 0 Liberação dos gases resultantes da combustão.

Disponível em: www.mspc.eng.br. Acesso em: 24 fev. 2013 (adaptado).

A transformação da energia térmica em energia útil ocorre na etapa

Ver gabarito e resolução

Em resumo: Na expansão adiabática (3 a 4), os gases quentes empurram o pistão: é aí que o calor vira trabalho útil.

Gabarito oficial: alternativa C.

Resolução

A questão pede a etapa em que a energia térmica se transforma em energia útil.

No ciclo de Otto, a combustão (etapa III, de 2 a 3) fornece calor e eleva muito a pressão e a temperatura do gás. Na etapa IV (de 3 a 4), esse gás quente se expande e empurra o pistão, realizando trabalho sobre ele; é o "tempo motor", que movimenta o carro. Como a expansão é adiabática, o trabalho é feito à custa da energia interna (térmica) do gás.

Alternativas

  • A) Errada. Na compressão (II), o motor gasta trabalho para comprimir a mistura.
  • B) Errada. Na etapa III, o calor da combustão é fornecido ao gás, mas ainda não vira trabalho.
  • C) Correta. Na expansão (IV), a energia térmica do gás vira trabalho no pistão.
  • D) Errada. Na etapa V, calor é liberado para o ambiente.
  • E) Errada. Na etapa VI, os gases queimados são expulsos.

Logo, a resposta é a alternativa C.

Fonte: INEP/MEC.

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