Questão 69 do ENEM 2012Ciências da Natureza

ENEM 2012Ciências da Natureza2ª aplicação

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.
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.
Resposta correta
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.
Gabarito oficial: alternativa C

Resolução comentada

Para entender como funciona uma usina termelétrica a carvão, precisamos acompanhar a sequência de transformações de energia desde o combustível até a eletricidade. A ideia central é usar o calor da queima do carvão para movimentar um gerador.

Vamos detalhar o processo passo a passo:

  1. Queima do combustível: o carvão mineral armazena energia química em suas ligações. Ao ser queimado (combustão), essa energia química se transforma em energia térmica (calor).
  2. Aquecimento da água: o calor é direcionado a uma caldeira com água líquida, que evapora e vira vapor em alta pressão e temperatura.
  3. Movimentação da turbina: o vapor sob alta pressão passa pelas pás de uma turbina e a faz girar. Nesse momento, a energia do vapor é convertida em energia mecânica (rotação).
  4. Geração de eletricidade: o eixo da turbina está acoplado a um gerador. A rotação, pelo princípio da indução eletromagnética, transforma a energia mecânica em energia elétrica, distribuída para a rede.

A sequência é, portanto: energia química \rightarrow energia térmica \rightarrow energia mecânica \rightarrow energia elétrica. Isso corresponde exatamente à alternativa C.

Analisando as demais alternativas:

  • A: incorreta, pois a transformação não é direta e usinas a carvão não usam fissão nuclear nem células combustíveis.
  • B: erra ao dizer que transformadores convertem energia térmica em elétrica; eles apenas alteram a tensão da energia já gerada.
  • D: incorreta, pois não há conversão em energia potencial numa torre nem uso de células eletrolíticas.
  • E: erra ao afirmar que a água se decompõe em hidrogênio e oxigênio; ela sofre apenas mudança de estado físico (vaporização), não reação química.

Portanto, a sequência correta está na alternativa C.

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Fonte: prova oficial do ENEM 2012 (INEP). Resolução comentada pela equipe do Alvo ENEM.