Questão 14 do ENEM 2009 — Ciências da Natureza

Entendendo o processo de conversão

A energia percorre várias etapas desde a queima do combustível na usina até virar luz nas casas: geração na usina, transporte pelas linhas de transmissão e conversão final em luz pelas lâmpadas. Cada etapa tem uma eficiência ($E$), ou seja, a fração da energia que é efetivamente aproveitada; o restante é perdido, geralmente na forma de calor.

Quando um processo tem várias etapas em sequência, a eficiência geral é o produto das eficiências de cada etapa:

$E_{geral} = E_1 \times E_2 \times E_3$

Daí vem uma consequência importante: como se trata de uma multiplicação de frações (todas menores que 1), o resultado final é sempre puxado para baixo pela etapa mais ineficiente. Por isso, para elevar a eficiência global, o ganho maior vem de atacar justamente as etapas que menos aproveitam energia.

Analisando as propostas

A) Aumentar a quantidade de combustível: Isso faria a usina gerar mais energia total, mas a proporção aproveitada (a eficiência) continuaria a mesma. Gastar mais recurso para o mesmo rendimento vai contra o objetivo do enunciado.

B) Utilizar lâmpadas incandescentes: O texto da alternativa afirma que elas geram "pouco calor e muita luminosidade", o que é fisicamente incorreto. A lâmpada incandescente aquece um filamento até brilhar e converte em luz apenas uma fração pequena da energia elétrica, dissipando a maior parte como calor. Ela é justamente a etapa mais ineficiente, então trocá-la por ela pioraria o sistema.

C) Manter o menor número de aparelhos ligados: É uma boa medida para reduzir o consumo absoluto de energia, mas não altera a eficiência de conversão. A energia que chega à lâmpada continua sendo convertida com o mesmo aproveitamento.

D) Utilizar cabos com menor diâmetro: Pela Segunda Lei de Ohm, a resistência de um fio é inversamente proporcional à área da secção transversal, $R = \rho \frac{L}{A}$. Reduzir o diâmetro diminui a área $A$ e, portanto, aumenta a resistência $R$. Com mais resistência, cresce a perda por efeito Joule (calor nos fios), o que diminui a eficiência da transmissão.

E) Utilizar materiais com melhores propriedades condutoras e lâmpadas fluorescentes: Esta é a proposta correta e ataca duas etapas de perda:

1. Materiais melhores condutores têm menor resistividade $\rho$, o que reduz a resistência das linhas de transmissão e, com isso, as perdas por efeito Joule — melhorando a eficiência do transporte.
2. Lâmpadas fluorescentes convertem em luz uma fração bem maior da energia elétrica do que as incandescentes, atacando justamente a etapa mais ineficiente do sistema.

Como a eficiência geral é um produto, melhorar as etapas de menor rendimento (transmissão e iluminação) produz o maior aumento na eficiência global. A resposta é a alternativa E.