Questão 5 de Transformação de energia e rendimento estilo ENEM resolvida

Enunciado

Uma comunidade utiliza uma bomba elétrica para transferir água de uma cisterna para um reservatório. Em uma operação, 1 200 L de água são elevados por uma diferença de altura de 15 m, e o medidor registra consumo elétrico de 0,25 kWh. Considere a densidade da água igual a 1 kg/L, a aceleração da gravidade igual a $10\ \mathrm{m/s^2}$ e $1\ \mathrm{kWh}=3{,}6\times10^6\ \mathrm{J}$. A água inicia e termina a transferência em repouso. Definindo o rendimento da operação como a razão entre o aumento da energia potencial gravitacional da água e a energia elétrica consumida, esse rendimento é de

• A: 5%.
• B: 12%.
• C: 15%.
• D: 20%.
• E: 72%.

Resolução comentada

Resposta: D

A massa transferida é 1 200 kg. A energia útil armazenada é $mgh=1200\times10\times15=180000\ \mathrm{J}$. O consumo é $0{,}25\times3{,}6\times10^6=900000\ \mathrm{J}$. Logo, $\eta=180000/900000=0{,}20=20\%$. O restante da energia elétrica não se converte no aumento de energia potencial da água; inclui dissipação no motor e no escoamento.