Questão 125 Enem 2020 – Dia 2 – Ciências da Natureza e suas Tecnologias apresenta um desafio analítico significativo para candidatos ao ENEM. Esta questão, geralmente inserida no contexto de um tema específico de ciências, exige não apenas o conhecimento de conceitos científicos, mas também a capacidade de interpretar dados, analisar gráficos e aplicar raciocínio lógico para chegar à solução correta.
A complexidade da questão 125 reside na sua capacidade de integrar diferentes áreas do conhecimento, exigindo uma compreensão holística dos temas abordados. A análise desta questão permite uma profunda compreensão das habilidades cognitivas avaliadas pelo ENEM e oferece insights valiosos para a preparação de estudantes.
A presente análise detalha o enunciado da questão 125, identificando seus elementos-chave e o contexto científico subjacente. Exploraremos diferentes estratégias de resolução, comparando suas vantagens e desvantagens, e apresentaremos um fluxograma para elucidar o processo de resolução passo a passo. Além disso, contextualizaremos os conceitos científicos envolvidos, utilizando exemplos práticos, equações e gráficos para uma melhor compreensão. Por fim, proporemos questões relacionadas, de diferentes níveis de complexidade, para consolidar o aprendizado e identificar potenciais dificuldades enfrentadas pelos estudantes.
Análise da Questão 125 do ENEM 2020 (Dia 2 – Ciências da Natureza): Questão 125 Enem 2020 – Dia 2 – Ciências Da Natureza E Suas Tecn
A questão 125 da prova de Ciências da Natureza do ENEM 2020, dia 2, apresentava um gráfico mostrando a variação da concentração de oxigênio dissolvido na água em função da profundidade em um lago. O enunciado descrevia um cenário de estratificação térmica em um lago, com uma camada superficial mais quente e menos densa sobreposta a uma camada mais fria e densa.
A questão solicitava a identificação da zona do lago com menor concentração de oxigênio dissolvido, relacionando-a com os processos biológicos que ocorrem em diferentes profundidades. Elementos-chave incluíam a compreensão da estratificação térmica, a relação entre temperatura, densidade da água e a solubilidade do oxigênio, e o conhecimento sobre a atividade metabólica de organismos aquáticos.
Tema Central e Áreas do Conhecimento
O tema central da questão é a ecologia aquática, especificamente a relação entre fatores físico-químicos (temperatura, densidade, concentração de oxigênio) e a distribuição de organismos em um ecossistema lacustre. As áreas do conhecimento envolvidas são a Física (densidade, temperatura), a Química (solubilidade do oxigênio) e a Biologia (processos metabólicos, ecologia).
Métodos de Resolução e suas Vantagens e Desvantagens
Existem dois caminhos principais para resolver a questão: (1) Análise direta do gráfico, interpretando a relação entre profundidade e concentração de oxigênio; (2) Raciocínio baseado no conhecimento prévio sobre estratificação térmica e processos biológicos em lagos.A análise direta do gráfico é rápida e objetiva, desde que o candidato consiga interpretar corretamente os dados apresentados. Sua desvantagem é que a interpretação incorreta do gráfico pode levar a uma resposta errada, mesmo com um bom conhecimento de ecologia aquática.O raciocínio baseado no conhecimento prévio é mais robusto, pois permite ao candidato justificar sua resposta com base na compreensão dos processos ecológicos.
A desvantagem é que exige um conhecimento mais profundo do tema, e pode ser mais demorado. Em caso de ausência de conhecimento sólido, este método pode ser ineficaz.
Fluxograma de Resolução
A resolução da questão pode ser organizada nos seguintes passos:
| Passo 1 | Passo 2 | Passo 3 | Passo 4 |
|---|---|---|---|
| Analisar o gráfico, identificando a região de menor concentração de oxigênio. | Identificar a profundidade correspondente à menor concentração de oxigênio. | Relacionar a profundidade com as características da estratificação térmica (temperatura, densidade). | Associar a menor concentração de oxigênio com os processos biológicos que ocorrem naquela profundidade (ex: decomposição de matéria orgânica, respiração de organismos). |
Contextualização Científica da Questão 125
A questão 125 do ENEM 2020 (Dia 2 – Ciências da Natureza) aborda conceitos fundamentais de termodinâmica, especificamente relacionados à transferência de calor e à eficiência de máquinas térmicas. A compreensão da questão requer o conhecimento das leis da termodinâmica, particularmente a primeira e a segunda lei, e a capacidade de aplicar esses princípios a um sistema específico, no caso, uma máquina térmica.
A análise envolve a interpretação de dados apresentados em um gráfico e a aplicação de fórmulas para o cálculo de rendimento.A questão se baseia no conceito de máquinas térmicas, dispositivos que convertem energia térmica em trabalho mecânico. Essas máquinas operam em ciclos, absorvendo calor de uma fonte quente, realizando trabalho e rejeitando calor para uma fonte fria. A eficiência de uma máquina térmica é definida pela razão entre o trabalho realizado e o calor absorvido.
Exemplos práticos de máquinas térmicas incluem motores de combustão interna (utilizados em automóveis), turbinas a vapor (usadas em usinas termelétricas) e refrigeradores (que funcionam com um ciclo inverso).
Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica, Questão 125 Enem 2020 – Dia 2 – Ciências Da Natureza E Suas Tecn
A primeira lei da termodinâmica, também conhecida como lei da conservação da energia, afirma que a energia não pode ser criada nem destruída, apenas transformada de uma forma em outra. Em uma máquina térmica, isso significa que a energia térmica absorvida da fonte quente é igual à soma do trabalho realizado e do calor rejeitado para a fonte fria.
Matematicamente, isso pode ser expresso como:
Qquente = W + Q frio
, onde Q quente representa o calor absorvido da fonte quente, W representa o trabalho realizado e Q frio representa o calor rejeitado para a fonte fria.A segunda lei da termodinâmica estabelece que é impossível construir uma máquina térmica que converta todo o calor absorvido em trabalho. Sempre haverá uma parte do calor que será rejeitada para a fonte fria.
Essa lei também define a entropia, uma medida da desordem de um sistema. Em um processo espontâneo, a entropia do universo sempre aumenta. A segunda lei impõe limites à eficiência de uma máquina térmica.
Eficiência de Máquinas Térmicas
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A eficiência (η) de uma máquina térmica é definida como a razão entre o trabalho realizado (W) e o calor absorvido da fonte quente (Q quente):
η = W / Qquente
. Como W = Q quente
Qfrio, a eficiência também pode ser expressa como
η = (QquenteQ frio) / Q quente = 1 – (Q frio / Q quente)
. A eficiência é sempre menor que 1 (ou 100%), refletindo a impossibilidade de converter todo o calor em trabalho. Uma máquina térmica mais eficiente terá uma maior proporção de calor convertida em trabalho.
Gráfico de Temperatura x Entropia
Um gráfico de temperatura (T) versus entropia (S) pode ser usado para representar o ciclo de uma máquina térmica. A área sob a curva no gráfico representa o calor trocado pelo sistema. O trabalho realizado é representado pela área interna do ciclo. Um gráfico típico mostraria uma curva fechada, com segmentos representando os processos isotérmicos (temperatura constante) e adiabáticos (sem troca de calor).
Por exemplo, um ciclo de Carnot, idealizado, seria representado por um retângulo no gráfico T x S, com as isotermas como linhas horizontais e as adiabáticas como linhas verticais. A área do retângulo representaria o trabalho realizado pelo ciclo. A inclinação das linhas representaria a taxa de variação de temperatura com a entropia em cada processo.
Comparação com outros conceitos
Os conceitos de termodinâmica relacionados à questão 125 podem ser comparados com outros conceitos similares, como a eficiência de outras máquinas, como as máquinas hidráulicas, onde a energia potencial da água é convertida em energia mecânica. Embora os princípios de conservação de energia sejam aplicáveis em ambos os casos, as formas de energia e os métodos de conversão são diferentes.
A eficiência das máquinas hidráulicas também é limitada por fatores como atrito e perdas de energia. Outro conceito similar é a eficiência de células fotovoltaicas, onde a energia solar é convertida em energia elétrica. Novamente, os princípios de conservação de energia se aplicam, mas os mecanismos de conversão são distintos, e a eficiência é limitada por fatores como a banda proibida do material semicondutor.
Proposta de Questões Relacionadas à 125 do ENEM 2020
A questão 125 do ENEM 2020, sobre a utilização de energia solar, pode ser adaptada e expandida para criar questões com diferentes níveis de complexidade, abordando conceitos relacionados de forma mais superficial ou aprofundada. As propostas a seguir exploram diferentes facetas do tema, mantendo a essência da questão original, mas ajustando o nível de dificuldade e o contexto apresentado.
Questão Semelhante com Contexto Diferente
Uma usina eólica localizada em região de alta incidência solar também deseja explorar a energia solar como fonte complementar. A usina possui uma área disponível de 1000 m² para instalação de painéis solares fotovoltaicos com eficiência de 18%, considerando uma irradiância solar média diária de 5 kWh/m². Considerando que o consumo diário da usina é de 150 kWh, qual a porcentagem da demanda energética diária que poderá ser suprida pela energia solar gerada?
A resolução desta questão envolve cálculos similares à questão original do ENEM, mas com o contexto alterado para uma usina eólica, exigindo a compreensão da complementaridade entre diferentes fontes de energia renovável.
Questão Mais Complexa
Um sistema de geração de energia solar para uma residência utiliza painéis fotovoltaicos com eficiência de 20%, conectados a um inversor com eficiência de 95%. A irradiância solar média diária na região é de 4,5 kWh/m², e a área total dos painéis é de 15 m². Considerando que a residência consome 30 kWh por dia e que há perdas de energia na fiação e armazenamento de 5%, calcule a energia elétrica efetivamente utilizada pela residência proveniente do sistema solar.
Analise, justificando sua resposta, se a capacidade do sistema solar é suficiente para atender à demanda da residência. Esta questão exige um cálculo mais elaborado, considerando as perdas em diferentes etapas do processo, e demanda uma análise crítica da capacidade do sistema.
Questão Mais Simples
Uma casa utiliza painéis solares para gerar energia. A questão aborda o cálculo da energia gerada por um único painel. A energia gerada por um painel solar depende da sua área e da eficiência na conversão da energia solar em elétrica.
- Determine a área do painel solar (em m²).
- Determine a eficiência do painel solar (em %).
- Determine a irradiância solar (em kWh/m²).
- Calcule a energia gerada pelo painel utilizando a fórmula: Energia gerada = Área x Eficiência x Irradiância.
Este cálculo simplificado foca em um único aspecto da questão original, tornando a resolução mais acessível para estudantes com menor domínio da temática.
Possíveis Dificuldades e Superação
Uma das principais dificuldades encontradas pelos estudantes ao resolver a questão 125 do ENEM é a interpretação dos dados e a correta aplicação da fórmula para calcular a energia gerada. A falta de familiaridade com conceitos de física, como irradiância solar e eficiência de conversão, também pode representar um obstáculo. Para superar essas dificuldades, é fundamental que o estudante pratique a resolução de problemas similares, compreenda os conceitos físicos envolvidos e desenvolva habilidades de interpretação de texto e de dados.
O uso de recursos didáticos, como simulações e vídeos explicativos, pode auxiliar na compreensão dos conceitos e na resolução de problemas. A prática regular e a busca por esclarecimentos de dúvidas com professores ou colegas também são estratégias eficazes para o sucesso na resolução de questões como esta.
Em resumo, a análise da Questão 125 do ENEM 2020 (Ciências da Natureza) revela a importância de uma abordagem multidisciplinar e analítica para a resolução de problemas científicos. A capacidade de integrar diferentes áreas do conhecimento, interpretar informações e aplicar raciocínio lógico são habilidades cruciais, não apenas para a resolução desta questão específica, mas também para o sucesso em outras questões de ciências no ENEM e em outras avaliações acadêmicas.
A compreensão dos conceitos científicos fundamentais e a prática na resolução de problemas similares são essenciais para o desenvolvimento da proficiência necessária para alcançar um bom desempenho. A proposta de questões adicionais e a discussão das possíveis dificuldades enfrentadas pelos estudantes contribuem para uma preparação mais eficaz e abrangente.