ENEM 2024/130
Para resolver esta questão, precisamos entender o ciclo de Otto e identificar em qual etapa ocorre a transformação de energia térmica em energia útil.
O ciclo de Otto é composto por quatro processos principais:
Além desses processos principais, há também as etapas de liberação de calor (4 a 1) e liberação dos gases resultantes da combustão (1 a 0).
A etapa em que ocorre a transformação de energia térmica em energia útil é a etapa IV, que corresponde à expansão adiabática. Durante esta etapa, a mistura expandida realiza trabalho sobre o pistão, convertendo a energia térmica em energia mecânica.
Portanto, a resposta correta é a alternativa:
(C) IV.
Esta questão aborda o ciclo de Otto, um ciclo termodinâmico que descreve o funcionamento dos motores de combustão interna a gasolina ou etanol.
O ciclo de Otto consiste em seis etapas, representadas no diagrama P-V (Pressão vs. Volume):
I (0 a 1): Admissão isobárica. A mistura ar-combustível é admitida no cilindro a pressão constante.
II (1 a 2): Compressão adiabática. A mistura ar-combustível é comprimida rapidamente, sem troca de calor com o ambiente. A temperatura e a pressão aumentam.
III (2 a 3): Ignição/Combustão isocórica. Uma faísca inicia a combustão da mistura, liberando calor a volume constante. A pressão e a temperatura aumentam drasticamente.
IV (3 a 4): Expansão adiabática. Os gases aquecidos se expandem rapidamente, empurrando o pistão e realizando trabalho. Esta é a etapa em que a energia térmica é convertida em trabalho mecânico (energia útil).
V (4 a 1): Exaustão isocórica. A válvula de escape se abre, liberando parte do calor dos gases para o ambiente a volume constante. A pressão diminui.
VI (1 a 0): Exaustão isobárica. Os gases restantes são expelidos do cilindro a pressão constante.
A transformação da energia térmica em energia útil (trabalho mecânico) ocorre durante a *expansão adiabática* (etapa IV). Nesta etapa, a alta pressão dos gases resultantes da combustão empurra o pistão, realizando trabalho sobre ele e convertendo energia térmica em energia mecânica.
Portanto, a alternativa correta é (C) IV.