Questão 72 do ENEM 2012 — Ciências da Natureza

Para resolver essa questão, precisamos analisar as propriedades físicas dos materiais descritos no enunciado e entender como elas afetam a eficiência de um aquecedor solar. O objetivo é maximizar a transferência de calor para a água e minimizar as perdas de energia.

Escolha do Material Metálico

O texto explica que o metal da serpentina e do coletor solar tem a função de transmitir a energia da radiação solar absorvida para a água por meio da condução térmica. Para que esse processo seja o mais eficiente possível, o material deve ser um excelente condutor de calor.

Analisando a primeira tabela, que fornece a condutividade térmica dos metais, devemos escolher aquele com o maior valor:

• Zinco: $116,0 \text{ W/m K}$
• Aço: $52,9 \text{ W/m K}$
• Cobre: $411,0 \text{ W/m K}$

O cobre apresenta, de longe, a maior condutividade térmica, sendo a melhor escolha para o material metálico.

Escolha do Material Seletivo Quente

O enunciado também menciona que a superfície do coletor deve ser recoberta por um material seletivo quente. A função desse material é absorver o máximo de radiação solar (para aquecer o sistema) e emitir o mínimo de radiação infravermelha (para evitar a perda de calor para o ambiente).

A segunda tabela nos fornece a razão entre a absorbância de radiação solar e a emitância de radiação infravermelha. Para obtermos a maior eficiência, precisamos da maior absorbância (numerador) e da menor emitância (denominador), o que resulta no maior valor possível para essa razão.

Comparando os materiais disponíveis:

• Material A: $8,45$
• Material B: $7,42$
• Material C: $7,72$

O material seletivo quente A possui a maior razão ($8,45$), sendo a escolha ideal para maximizar a captação e retenção de energia térmica.

Conclusão

Para construir o aquecedor solar mais eficiente, devemos utilizar o cobre como material metálico e o material seletivo quente A para o revestimento. Essa combinação corresponde à alternativa correta.