(ENEM) Os manuais de refrigerador apresentam a recomendação de que o equipamento não deve ser instalado próximo a fontes de calor, como fogão e aquecedores, ou em local onde incida diretamente a luz do sol. A instalação em local inadequado prejudica o funcionamento do refrigerador e aumenta o consumo de energia. O não atendimento dessa recomendação resulta em aumento do consumo de energia porque
(A) O fluxo de calor por condução no condensador sofre considerável redução.
(B) A liquefação da substância refrigerante no condensador exige mais trabalho do compressor.
(C) O fluxo de calor promove significativa elevação da temperatura no interior do refrigerador.
(D) As correntes de convecção nas proximidades do condensador ocorrem com maior dificuldade.
(E) A temperatura da substância refrigerante no condensador diminui mais rapidamente.
(A) O fluxo de calor por condução no condensador sofre considerável redução.
(B) A liquefação da substância refrigerante no condensador exige mais trabalho do compressor.
(C) O fluxo de calor promove significativa elevação da temperatura no interior do refrigerador.
(D) As correntes de convecção nas proximidades do condensador ocorrem com maior dificuldade.
(E) A temperatura da substância refrigerante no condensador diminui mais rapidamente.
Passo 1
O enunciado diz que o manual recomenda não instalar o refrigerador próximo a fontes de calor (fogão, aquecedores) ou sob luz solar direta, porque isso prejudica o funcionamento e aumenta o consumo de energia. A pergunta é: por que o não atendimento dessa recomendação resulta em aumento do consumo de energia? As alternativas são:
(A) O fluxo de calor por condução no condensador sofre considerável redução.
(B) A liquefação da substância refrigerante no condensador exige mais trabalho do compressor.
(C) O fluxo de calor promove significativa elevação da temperatura no interior do refrigerador.
(D) As correntes de convecção nas proximidades do condensador ocorrem com maior dificuldade.
(E) A temperatura da substância refrigerante no condensador diminui mais rapidamente.
(A) O fluxo de calor por condução no condensador sofre considerável redução.
(B) A liquefação da substância refrigerante no condensador exige mais trabalho do compressor.
(C) O fluxo de calor promove significativa elevação da temperatura no interior do refrigerador.
(D) As correntes de convecção nas proximidades do condensador ocorrem com maior dificuldade.
(E) A temperatura da substância refrigerante no condensador diminui mais rapidamente.
Passo 2
Antes de escolher a alternativa, precisamos entender como um refrigerador funciona, passo a passo (bem didático, tipo conversa de amigo). Um ciclo de refrigeração por compressão de vapor tem quatro etapas principais, e cada uma tem papel claro:
- Compressor: comprime o vapor refrigerante, aumentando sua pressão e temperatura. Esse é o componente que realiza trabalho elétrico
. - Condensador: o refrigerante quente e comprimido doa calor para o ambiente e se condensa (vira líquido). Chamaremos o calor rejeitado para o ambiente de
. - Válvula de expansão: reduz a pressão do líquido refrigerante, causando queda de temperatura.
- Evaporador: o refrigerante frio evapora absorvendo calor do interior do refrigerador, esse calor absorvido é
, que é o que mantém sua comida fria.
Passo 3
Agora algumas noções de eficiência e energia, explicadas devagar:
- A eficácia do refrigerador é frequentemente medida pela razão entre o calor retirado do interior e o trabalho fornecido, chamada Coeficiente de Desempenho (COP). Escrevemos:
onde
é o calor removido do interior e
é o trabalho elétrico do compressor. Quanto maior o COP, mais eficiente (menos consumo) para manter a mesma refrigeração.
- Para um dado objetivo (manter temperatura interna fixa), se entra mais calor do ambiente para dentro do refrigerador (por estar ao lado do fogão ou sob sol), então o sistema precisa remover mais calor
, ou trabalhar mais tempo, aumentando total consumido.
Passo 4
Efeito da temperatura ambiente sobre o condensador (a parte crucial para a questão):
- O condensador libera calor para o ambiente. Para que o refrigerante condense, ele precisa estar a uma temperatura maior que a do ambiente ao redor (diferença de temperatura cria fluxo de calor). Se o ambiente estiver mais quente (por exemplo, perto do fogão ou sol), essa diferença diminui, ou seja, fica mais difícil transferir calor do condensador para o ambiente.
- Quando é mais difícil rejeitar calor, a pressão e a temperatura de condensação do refrigerante aumentam (o refrigerante precisa ficar mais quente/mais comprimido para poder trocar calor com o ambiente mais quente). Em linguagem simples: o compressor tem que trabalhar “mais” para elevar a pressão/temperatura do vapor de modo que ele possa, mesmo assim, ceder calor ao ambiente quente e condensar.
- Esse aumento da pressão de condensação faz o compressor gastar mais trabalho por ciclo, ou fazê-lo trabalhar por mais tempo, reduzindo a
e aumentando o consumo de energia .
Passo 5
Vamos analisar cada alternativa com base no que acabamos de aprender:
(A) “O fluxo de calor por condução no condensador sofre considerável redução.” — O condensador troca calor principalmente por convecção com o ar ambiente e por condução através das paredes internas do condensador; mesmo assim, a causa principal do problema é a diminuição do gradiente térmico entre o refrigerante e o ambiente, não exclusivamente uma “redução por condução”. A alternativa é imprecisa e aponta ao mecanismo errado como causa principal.
(B) “A liquefação da substância refrigerante no condensador exige mais trabalho do compressor.” — Se o ambiente está mais quente, a pressão/temperatura de condensação aumenta e o compressor precisa realizar mais trabalho para comprimir o vapor até essa nova pressão de condensação. Em outras palavras: para que a liquefação ocorra num ambiente mais quente, o compressor tem que trabalhar mais — isso aumenta o consumo elétrico. Essa frase descreve corretamente o efeito principal.
(C) “O fluxo de calor promove significativa elevação da temperatura no interior do refrigerador.” — Se o equipamento estiver em ambiente quente, há maior tendência de entrada de calor para o interior, mas o refrigeração atua para manter a temperatura. O aumento do consumo é consequência do trabalho extra para compensar esse fluxo, não simplesmente porque o interior se eleva (o aumento da temperatura interna seria consequência se o sistema não desse conta). A alternativa dá uma afirmação verdadeira em parte, mas não explica diretamente por que o consumo aumenta.
(D) “As correntes de convecção nas proximidades do condensador ocorrem com maior dificuldade.” — Se o ar ao redor já está mais quente, a convecção natural pode ficar menos eficaz porque o gradiente entre superfícies e ar é menor; essa é uma observação parcial e secundária do problema, mas não descreve a razão final do aumento do consumo (o ponto-chave é o aumento do trabalho do compressor).
(E) “A temperatura da substância refrigerante no condensador diminui mais rapidamente.” — Isso é o oposto do que acontece: em ambiente mais quente, a temperatura do refrigerante no condensador tende a ser maior, e não a diminuir mais rapidamente. Logo, (E) está errada.
(A) “O fluxo de calor por condução no condensador sofre considerável redução.” — O condensador troca calor principalmente por convecção com o ar ambiente e por condução através das paredes internas do condensador; mesmo assim, a causa principal do problema é a diminuição do gradiente térmico entre o refrigerante e o ambiente, não exclusivamente uma “redução por condução”. A alternativa é imprecisa e aponta ao mecanismo errado como causa principal.
(B) “A liquefação da substância refrigerante no condensador exige mais trabalho do compressor.” — Se o ambiente está mais quente, a pressão/temperatura de condensação aumenta e o compressor precisa realizar mais trabalho para comprimir o vapor até essa nova pressão de condensação. Em outras palavras: para que a liquefação ocorra num ambiente mais quente, o compressor tem que trabalhar mais — isso aumenta o consumo elétrico. Essa frase descreve corretamente o efeito principal.
(C) “O fluxo de calor promove significativa elevação da temperatura no interior do refrigerador.” — Se o equipamento estiver em ambiente quente, há maior tendência de entrada de calor para o interior, mas o refrigeração atua para manter a temperatura. O aumento do consumo é consequência do trabalho extra para compensar esse fluxo, não simplesmente porque o interior se eleva (o aumento da temperatura interna seria consequência se o sistema não desse conta). A alternativa dá uma afirmação verdadeira em parte, mas não explica diretamente por que o consumo aumenta.
(D) “As correntes de convecção nas proximidades do condensador ocorrem com maior dificuldade.” — Se o ar ao redor já está mais quente, a convecção natural pode ficar menos eficaz porque o gradiente entre superfícies e ar é menor; essa é uma observação parcial e secundária do problema, mas não descreve a razão final do aumento do consumo (o ponto-chave é o aumento do trabalho do compressor).
(E) “A temperatura da substância refrigerante no condensador diminui mais rapidamente.” — Isso é o oposto do que acontece: em ambiente mais quente, a temperatura do refrigerante no condensador tende a ser maior, e não a diminuir mais rapidamente. Logo, (E) está errada.
Passo 6
Síntese e escolha: O raciocínio central é que um ambiente mais quente reduz a capacidade do condensador de rejeitar calor, o que eleva a pressão/temperatura de condensação; para manter o ciclo funcionando e condensar o refrigerante, o compressor passa a fazer mais trabalho. Mais trabalho significa maior consumo de energia. A alternativa que traduz corretamente essa ideia é a (B).
Resposta
(B)