Questão 109 do ENEM 2016 — Ciências da Natureza

Esta questão relaciona o diagrama de pressão ($P$) por volume ($V$) com as quatro etapas de um motor de combustão interna a gasolina (ciclo de Otto): admissão, compressão, explosão/expansão e escape. O ponto-chave é saber em que momento a centelha elétrica é produzida.

Onde ocorre a centelha, conceitualmente

A centelha da vela de ignição precisa ocorrer no fim da compressão, quando a mistura ar/combustível está no seu estado de máxima compressão (menor volume e pressão já elevada pela compressão). A faísca inflama a mistura e, como a queima é muito rápida, ela acontece praticamente a volume constante, gerando um aumento súbito da pressão — o pico do diagrama. Só depois vem a expansão, que empurra o pistão e realiza trabalho.

Lendo o diagrama

O diagrama mostra o percurso do ciclo entre os pontos rotulados $A$, $B$, $C$, $D$ e $E$:

• Admissão: trecho horizontal na parte inferior ($A \rightarrow B$), o volume aumenta a pressão baixa e constante enquanto a mistura entra;
• Compressão: o pistão sobe e comprime a mistura, o volume diminui e a pressão sobe ($B \rightarrow C$), até o ponto $C$ (máxima compressão);
• Explosão a volume constante: no ponto $C$ ocorre a centelha; a combustão faz a pressão saltar quase verticalmente até o pico em $D$ ($C \rightarrow D$);
• Expansão: os gases em alta pressão empurram o pistão, realizando trabalho ($D \rightarrow E$);
• Escape: a pressão cai e os gases queimados são expelidos, reiniciando o ciclo.

Conclusão

Como a centelha é o gatilho da explosão e deve acontecer exatamente ao final da compressão, ela é produzida no ponto de máxima compressão — o ponto $C$, imediatamente antes do aumento súbito de pressão a volume constante que leva ao pico em $D$.

Portanto, a resposta é a alternativa C.