Questão 85 — ENEM 2016 Reaplicação

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Termologia (transmissão de calor por convecção)
• ⚡ Nível: Fácil — exige apenas relacionar densidade, temperatura e movimento de fluidos, sem cálculos
• 🎯 Tema/Habilidade: Correntes de convecção térmica aplicadas a uma situação cotidiana (climatização de ambientes)
• 🏆 Gabarito: D — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Explique por que instalar o ar-condicionado na parte alta da parede economiza energia, usando o princípio da convecção descrito no texto."
• Palavras-chave decisivas: expansão, densidade diminuída, deslocamento ascendente/descendente
• Armadilha típica: confundir o mecanismo de convecção (movimento de massa de fluido) com condução (transferência de calor por contato molecular, sem deslocamento de matéria) ou com evaporação/umidade, temas que a questão não trata.
• O que a resposta precisa demonstrar: entendimento de que a posição do aparelho aproveita o movimento natural do ar por diferença de densidade, criando um ciclo de circulação que resfria todo o ambiente com menos esforço do compressor.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Convecção térmica: processo de transferência de calor que ocorre em fluidos (líquidos e gases) por meio do deslocamento de massas com temperaturas diferentes; é o único dos três mecanismos de propagação de calor (condução, convecção e radiação) que envolve movimento real de matéria.
• Densidade e temperatura: ao ser aquecido, um fluido se expande (aumenta de volume) mantendo praticamente a mesma massa; como densidade = massa/volume, o aumento de volume reduz a densidade. Fluido menos denso sobe; fluido mais denso desce.
• Corrente de convecção (ciclo): o ar frio, mais denso, desce; ao entrar em contato com fontes de calor do ambiente (pessoas, aparelhos eletrônicos, paredes aquecidas), esquenta, expande, fica menos denso e sobe; ao chegar perto do aparelho de ar-condicionado (posicionado no alto), é resfriado novamente, tornando-se denso e descendo — fechando o ciclo continuamente, sem necessidade de ventiladores extras ou maior esforço do compressor.
• Eficiência energética: um sistema que se autossustenta pela própria física do fluido (convecção natural) gasta menos energia do que um sistema que precisaria "empurrar" o ar frio para baixo mecanicamente, como aconteceria se o aparelho estivesse na parte inferior da parede.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "é sugerido que ele seja colocado na parte superior da parede" → a posição não é aleatória: aproveita o fato de que o ar resfriado pelo aparelho, sendo mais denso, tende naturalmente a descer.
• Evidência 2: "quando aquecidos, sofrem expansão, tendo sua densidade diminuída e sofrendo um deslocamento ascendente" → o ar quente do ambiente sobe sozinho, por gravidade e diferença de densidade, e vai justamente ao encontro do aparelho instalado no alto, onde será resfriado.
• Evidência 3: "quando são resfriados, tornam-se mais densos e sofrem um deslocamento descendente" → o ar já resfriado pelo aparelho desce sozinho, espalhando o frio por todo o cômodo sem gasto extra de energia.
• Síntese: as três evidências descrevem exatamente um ciclo fechado e espontâneo — ar quente sobe até o aparelho, é resfriado, desce, esquenta de novo ao circular pelo ambiente e sobe novamente. Esse movimento contínuo (a corrente de convecção) é o que a pergunta chama de "minimizar o consumo de energia": o próprio ar faz o trabalho de circulação, o compressor não precisa forçar a distribuição do ar frio.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar o fenômeno físico descrito

O texto descreve, sem nomear explicitamente, o fenômeno da convecção: fluidos aquecidos expandem, ficam menos densos e sobem; fluidos resfriados contraem, ficam mais densos e descem. Esse é o mecanismo de transporte de calor típico de líquidos e gases (diferente da condução, que ocorre em sólidos por vibração molecular, sem deslocamento de matéria).

Subpasso 4.2 — Aplicar o fenômeno à posição do aparelho

Se o ar-condicionado fica na parte alta do cômodo, o ar frio que ele produz, sendo mais denso, desce naturalmente e ocupa a parte inferior do ambiente (onde estão as pessoas). Enquanto isso, o ar que se aquece ao circular pelo cômodo (por contato com corpos, paredes, aparelhos) se torna menos denso e sobe, retornando à altura do aparelho para ser resfriado novamente. Forma-se assim um ciclo contínuo e espontâneo de subida e descida do ar — a corrente de convecção — que distribui o resfriamento por todo o ambiente sem exigir nenhum mecanismo adicional (como ventiladores auxiliares) nem maior esforço do compressor.

Subpasso 4.3 — Verificação

Se o aparelho estivesse na parte baixa da parede, o ar frio que ele produzisse ficaria "preso" perto do chão (por ser mais denso), sem subir para resfriar o restante do ambiente; o ar quente, por sua vez, ficaria concentrado no teto, longe do aparelho, dificultando o resfriamento completo do cômodo e exigindo mais tempo/energia para uniformizar a temperatura. Logo, a posição elevada é o que garante que a convecção ocorra de forma eficiente, confirmando que a economia de energia decorre da facilidade de circulação das correntes de ar frio e quente dentro do cômodo — exatamente o que descreve a alternativa D.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) diminui a umidade do ar dentro do cômodo.

❌ Incorreta: o texto não menciona umidade, vapor d'água ou processos de desumidificação em nenhum momento. A redução de umidade pode até ser um efeito colateral de alguns aparelhos de ar-condicionado (ao condensar vapor da água do ar), mas isso não tem relação nenhuma com a posição de instalação nem com o mecanismo de convecção descrito no enunciado.

B) aumenta a taxa de condução térmica para fora do cômodo.

❌ Incorreta: troca o mecanismo físico. O texto descreve claramente convecção (deslocamento de fluidos por diferença de densidade), não condução (transferência de calor por contato direto entre partículas, sem movimento de massa, típica de sólidos). Além disso, o calor não está sendo conduzido "para fora do cômodo" — ele é redistribuído dentro do próprio ambiente pelo movimento do ar.

C) torna mais fácil o escoamento da água para fora do cômodo.

❌ Incorreta: o enunciado trata do deslocamento do ar (fluido gasoso) por diferença de densidade térmica, e não do escoamento de água líquida (como a água de condensação do aparelho, que é drenada por mangueiras, sem relação com convecção do ar do ambiente).

D) facilita a circulação das correntes de ar frio e quente dentro do cômodo.

✅ Correta: é exatamente o que o texto descreve — o ar quente, menos denso, sobe até o aparelho (posicionado no alto) para ser resfriado; o ar frio, mais denso, desce e se espalha pelo ambiente. Essa circulação cíclica e espontânea (corrente de convecção) permite climatizar todo o cômodo com menor esforço do sistema, o que se traduz em economia de energia.

E) diminui a taxa de emissão de calor por parte do aparelho para dentro do cômodo.

❌ Incorreta: inverte a lógica do fenômeno. O aparelho não emite calor para o cômodo — ele retira calor do ar (resfriando-o). A economia de energia não vem de uma suposta redução na "emissão de calor" do equipamento, e sim do aproveitamento do movimento natural do ar por convecção, que dispensa mecanismos extras de distribuição do ar frio.

🏆 Gabarito: D — a posição elevada do aparelho aproveita o movimento espontâneo do ar por diferença de densidade (convecção), criando um ciclo natural de subida do ar quente e descida do ar frio que climatiza todo o cômodo sem gasto extra de energia.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: a alternativa D é a única que descreve corretamente o mecanismo físico apresentado no texto (convecção) e sua consequência direta (circulação natural do ar, sem esforço mecânico adicional), justificando a economia de energia.
• Padrão de cobrança: o ENEM recorrentemente cobra convecção térmica em contextos do cotidiano — geladeiras (congelador em cima), aquecedores de ambiente (posicionados embaixo), correntes marítimas e ventos (brisa marítima/terrestre), sempre pedindo que o candidato relacione densidade, temperatura e sentido do deslocamento do fluido.
• Generalização: em qualquer questão sobre convecção, lembre-se da regra: fluido quente sobe (menos denso), fluido frio desce (mais denso). Para resfriar um ambiente, a fonte fria deve ficar no alto; para aquecer, a fonte quente deve ficar embaixo — assim o próprio fluido faz o trabalho de circulação.
• Dica de eliminação rápida: elimine imediatamente qualquer alternativa que fale de condução (mecanismo errado, pois o texto descreve movimento de fluido, não contato molecular) e qualquer alternativa que mencione água/umidade (fora do escopo do texto, que fala apenas de ar). Sobra rapidamente a alternativa que fala em "circulação de correntes de ar frio e quente".
• Conexões: o mesmo raciocínio explica por que geladeiras têm o congelador na parte superior e por que aquecedores residenciais funcionam melhor próximos ao chão; vale revisar também os três mecanismos de propagação de calor (condução, convecção e radiação) para não confundi-los em outras questões.