Energia, ambiente e biodiversidade no estilo ENEM

Física, 1ª série: Energia, ambiente e biodiversidade no estilo ENEM

1. Duas usinas hidrelétricas hipotéticas, X e Y, têm a mesma potência instalada, mas reservatórios muito diferentes, como mostra a tabela.

   Usina	Potência instalada	Área alagada pelo reservatório
   X	3 000 MW	1 500 km2
   Y	3 000 MW	500 km2

   Considerando a relação entre potência e área alagada como um indicador de impacto sobre os ecossistemas, conclui-se que a usina

   1. aY gera 2 MW por km² alagado, um terço de X, e por isso causa mais impacto por unidade de potência.
   2. bX gera 6 MW por km² alagado, o triplo de Y, e tende a destruir menos habitat por unidade de potência.
   3. cY gera 1 500 MW a menos que X, pois alaga uma área três vezes menor.
   4. dY gera 6 MW por km² alagado, o triplo de X, e tende a destruir menos habitat por unidade de potência.
   5. eX e Y causam o mesmo impacto ambiental, pois têm a mesma potência instalada.

2. Na piracema, muitos peixes de rios brasileiros, como o dourado e o curimbatá, nadam rio acima para se reproduzir nas cabeceiras. A construção de uma barragem pode interromper esse ciclo. Uma medida usada para reduzir esse impacto sobre a biodiversidade é

   1. aintroduzir no reservatório espécies exóticas que não dependem de migração para se reproduzir, compensando as nativas.
   2. bliberar toda a água do reservatório de uma vez durante a piracema, para arrastar os peixes rio acima.
   3. caumentar a altura da barragem, para que os peixes encontrem águas mais profundas no reservatório.
   4. dinstalar mais turbinas, pois a passagem pelas turbinas ajuda os peixes a subir o rio.
   5. econstruir sistemas de transposição, como escadas de peixes, que permitem aos peixes vencer o desnível da barragem.

3. A potência do vento que atravessa a área varrida pelas pás de um aerogerador é P = ½ · ρ · A · v³, em que ρ é a densidade do ar, A é a área do círculo descrito pelas pás e v é a velocidade do vento. Considere pás de 40 m de comprimento, ρ = 1,2 kg/m³, vento de 10 m/s, π = 3 e um aproveitamento de 40% da potência do vento. A potência elétrica gerada é de aproximadamente

   1. a1,2 MW
   2. b0,12 MW
   3. c4,6 MW
   4. d2,9 MW
   5. e12 MW

4. Parques eólicos são uma fonte renovável de eletricidade, mas podem causar colisões de aves e morcegos com as pás. Para entender o risco, considere um aerogerador com pás de 40 m que giram a 15 rotações por minuto. A velocidade da ponta das pás é de aproximadamente (use π = 3)

   1. a10 m/s, ou seja, 36 km/h.
   2. b15 m/s, a mesma frequência de rotação das pás.
   3. c2,5 m/s, ou seja, 9 km/h.
   4. d600 m/s, ou seja, mais que a velocidade do som.
   5. e60 m/s, ou seja, mais de 200 km/h.

5. Usinas solares flutuantes são painéis instalados sobre a superfície de reservatórios de hidrelétricas. Considere uma usina desse tipo com 1,0 km² de painéis, sob irradiância solar de 1 000 W/m² ao meio-dia, e painéis que convertem 20% dessa energia em eletricidade. A potência elétrica nesse horário e uma vantagem da instalação sobre o reservatório são

   1. a1 000 MW; aumentar a vazão de água que passa pelas turbinas da hidrelétrica.
   2. b200 kW; produzir energia também à noite, com a luz refletida pela água.
   3. c20 MW; eliminar a necessidade de manter a hidrelétrica funcionando.
   4. d200 MW; aquecer a água do reservatório, o que aumenta a energia potencial da água.
   5. e200 MW; aproveitar as linhas de transmissão já existentes da hidrelétrica sem desmatar novas áreas.

6. O etanol de cana-de-açúcar, usado como combustível em carros flex, é considerado uma fonte de energia renovável. A sequência que representa corretamente as transformações de energia desde a origem até o movimento do carro é

   1. aenergia térmica do Sol → energia nuclear na cana → energia química na combustão → energia mecânica do motor.
   2. benergia luminosa do Sol → energia química na cana e no etanol → energia térmica na combustão → energia mecânica do motor.
   3. cenergia química do solo → energia luminosa na cana → energia elétrica na combustão → energia mecânica do motor.
   4. denergia luminosa do Sol → energia elétrica na cana → energia química na combustão → energia potencial do carro.
   5. eenergia mecânica do vento → energia química na cana → energia elétrica no motor → energia térmica do movimento.

7. Fontes como a solar e a eólica variam ao longo do dia. Uma solução para armazenar energia é a usina hidrelétrica reversível: quando sobra eletricidade, bombas elevam água para um reservatório superior; quando falta, a água desce e gera eletricidade nas turbinas. Se uma usina desse tipo consome 1 000 MWh para bombear água e o rendimento total do ciclo (bombear e depois gerar) é de 75%, a energia elétrica devolvida à rede é

   1. a1 333 MWh
   2. b1 000 MWh
   3. c750 MWh
   4. d75 MWh
   5. e250 MWh

8. O gráfico mostra a participação de cada fonte na geração de eletricidade de um país hipotético X.

   

   A porcentagem da eletricidade desse país gerada por fontes renováveis é

   1. a88%
   2. b80%
   3. c55%
   4. d96%
   5. e70%

9. Considere que a queima de 1 L de gasolina libera cerca de 2,3 kg de CO₂. Em uma viagem de 300 km, um carro que faz 12 km/L leva apenas o motorista, e um ônibus que faz 2,5 km/L leva 40 passageiros. Comparando a emissão de CO₂ por pessoa, a viagem de ônibus emite

   1. acerca de 2 vezes menos que a de carro.
   2. bcerca de 40 vezes menos que a de carro.
   3. ccerca de 8 vezes menos que a de carro.
   4. dcerca de 5 vezes mais que a de carro.
   5. eaproximadamente o mesmo que a de carro.

10. Em muitas regiões, ainda se cozinha com lenha em fogões rústicos, que aproveitam cerca de 10% da energia liberada na queima. Considere que 1 kg de lenha libera 15 MJ ao queimar. Para fornecer 1 000 kJ de energia útil à panela, a massa de lenha necessária é de aproximadamente

    1. a1,5 kg
    2. b6,7 kg
    3. c0,15 kg
    4. d0,067 kg
    5. e0,67 kg

11. A energia elétrica gerada em uma usina hidrelétrica vem da energia potencial gravitacional da água acumulada no reservatório. Analisando a origem dessa energia, conclui-se que ela é, indiretamente, energia

    1. aeólica, pois o vento é o principal responsável por elevar a água dos rios até o reservatório.
    2. bquímica, pois a água libera energia ao reagir com as pás das turbinas.
    3. cnuclear, pois é produzida pela fissão de átomos presentes na água do reservatório.
    4. dsolar, pois é a radiação do Sol que evapora a água, que depois cai como chuva nas regiões mais altas.
    5. egeotérmica, pois o calor do interior da Terra empurra a água das nascentes para cima.

12. Usinas hidrelétricas "a fio d'água" têm reservatórios pequenos e usam basicamente a vazão natural do rio, enquanto usinas com grandes reservatórios acumulam água nas cheias para usar nas secas. Comparando as duas opções, a avaliação mais adequada é que a usina a fio d'água

    1. agera a mesma energia em qualquer estação do ano, pois a vazão do rio é constante.
    2. balaga uma área menor e afeta menos os ecossistemas, mas sua geração cai muito nos períodos de seca, pois quase não armazena água.
    3. cnão causa nenhum impacto ambiental, pois não interrompe o curso do rio nem altera o ambiente aquático.
    4. dalaga uma área maior que a de uma usina com grande reservatório, mas, em compensação, garante a geração de energia durante as secas mais longas.
    5. edispensa turbinas e geradores, pois aproveita a energia cinética da correnteza diretamente.

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