Questão 121 — ENEM 2021 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Ondas eletromagnéticas e energia (potência, trabalho e calor)
• ⚡ Nível: Médio — exige apenas ler corretamente uma tabela técnica e aplicar E = P × t, mas a maioria erra por confundir "potência de consumo" com "potência máxima entregue ao alimento"
• 🎯 Tema/Habilidade: Identificação de grandezas físicas em especificações técnicas e cálculo de energia a partir de potência e tempo (Competência de Área 5 — ENEM, ciência e tecnologia)
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Qual é a frequência das micro-ondas emitidas pelo forno e qual a energia total fornecida ao alimento durante 15 minutos de descongelamento em potência máxima?"
• Palavras-chave decisivas: frequência de micro-ondas, potência máxima fornecida ao alimento, 15 minutos
• Armadilha típica: usar a potência de consumo (1200 W, a que o forno "puxa" da rede) em vez da potência máxima entregue ao alimento (700 W), ou confundir a frequência da rede elétrica (60 Hz) com a frequência das micro-ondas (2450 MHz).
• O que a resposta precisa demonstrar: capacidade de separar, dentro de uma mesma tabela técnica, quais dados descrevem o equipamento ligado à rede e quais descrevem a radiação que efetivamente aquece o alimento, além de saber transformar tempo (minutos → segundos) para aplicar corretamente E = P × t.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Micro-ondas (radiação eletromagnética): ondas do espectro eletromagnético com frequência tipicamente entre 300 MHz e 300 GHz. Em fornos domésticos, a frequência é padronizada internacionalmente em 2,45 GHz (2450 MHz), faixa que faz as moléculas de água do alimento vibrarem (rotação dipolar), gerando calor por atrito molecular.
• Frequência da rede elétrica: no Brasil, a rede elétrica opera em corrente alternada de 60 Hz. Esse valor nada tem a ver com a radiação micro-ondas — ele descreve apenas o funcionamento do circuito elétrico interno do forno (motor, magnetron, etc.), não a onda que aquece o alimento.
• Potência de consumo × potência de saída: todo forno de micro-ondas tem eficiência menor que 100%. A "potência de consumo" (aqui, 1200 W) é a energia elétrica total que o aparelho retira da tomada; a "potência máxima" (700 W) é a fração dessa energia que é efetivamente convertida em radiação micro-ondas e entregue ao alimento. A diferença (500 W) é dissipada como perdas (calor no magnetron, transformador, etc.).
• Energia (trabalho) fornecida: E = P × t, onde P é a potência (em watts) e t é o tempo (em segundos), resultando em E em joules. Para obter a energia entregue ao alimento, deve-se usar a potência máxima (700 W), não a potência de consumo.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "é possível distinguir entre a potência consumida pelo eletrodoméstico [...] e a máxima potência fornecida aos alimentos" → o próprio enunciado avisa que existem dois valores de potência na tabela e que eles têm significados diferentes; a energia pedida deve usar a potência entregue ao alimento (700 W), não a de consumo (1200 W).
• Evidência 2: "distinguem-se a frequência de micro-ondas [...] e a frequência da rede elétrica" → reforça que há duas frequências na tabela (2450 MHz e 60 Hz) e que a resposta correta é a das micro-ondas, não a da rede.
• Evidência 3 (tabela): "Consumo de energia: 127 V ~ 60 Hz, 1200 W" / "Potência máxima: 700 W" / "Frequência operacional: 2450 MHz" → fornece os três números-chave para o cálculo: potência útil (700 W), frequência das micro-ondas (2450 MHz) e o tempo do enunciado (15 min).
• Síntese: o enunciado constrói deliberadamente uma armadilha dupla (duas potências, duas frequências) e avisa isso explicitamente no texto. A resolução correta exige escolher, em cada par, o valor associado ao alimento/micro-ondas — não à rede elétrica/consumo.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar a frequência das micro-ondas

Na tabela de especificações técnicas, a linha "Frequência operacional" traz o valor 2450 MHz. Esse é o dado que caracteriza a radiação micro-ondas emitida pelo magnetron do forno — é um padrão internacional (ISM band) usado em praticamente todos os fornos domésticos, justamente para não interferir em outras faixas de telecomunicação. O valor de 60 Hz, presente na linha "Consumo de energia (127 V ~ 60 Hz)", refere-se à frequência da corrente alternada da rede elétrica brasileira e não deve ser confundido com a frequência das micro-ondas.

Subpasso 4.2 — Calcular a energia fornecida ao alimento em 15 minutos

A potência que efetivamente aquece o alimento é a "Potência máxima": P = 700 W.

Convertendo o tempo de minutos para segundos (unidade do SI compatível com watts):

t = 15 min × 60 s/min = 900 s

Aplicando E = P × t:

E = 700 W × 900 s

E = 630 000 J

Convertendo para quilojoules (1 kJ = 1000 J):

E = 630 000 J ÷ 1000 = 630 kJ

Subpasso 4.3 — Verificação

Confrontando os dois resultados — frequência 2450 MHz e energia 630 kJ — com as alternativas, apenas uma reúne exatamente esses dois valores simultaneamente. Vale conferir também o "não uso" da potência de consumo: se alguém erroneamente usasse 1200 W, encontraria E = 1200 × 900 = 1 080 000 J = 1080 kJ, valor que não aparece em nenhuma alternativa — confirmando que a potência correta a usar era mesmo 700 W.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) 2450 MHz e 630 kJ.

✅ Correta: reúne exatamente os dois valores calculados — a frequência operacional das micro-ondas (2450 MHz, direto da tabela) e a energia entregue ao alimento em 15 minutos usando a potência máxima de 700 W (E = 700 × 900 = 630 000 J = 630 kJ).

B) 2450 MHz e 114 kJ.

❌ Incorreta: a frequência está certa, mas a energia não confere com nenhum cálculo coerente a partir dos dados da tabela (nem com 700 W nem com 1200 W ao longo de 900 s); é um valor distrator que não resulta de P × t com os dados fornecidos.

C) 2390 MHz e 630 kJ.

❌ Incorreta: a energia está certa (630 kJ), mas a frequência foi alterada para um valor que não consta na tabela — o forno opera em 2450 MHz, não em 2390 MHz. É uma armadilha de leitura para quem calcula certo, mas não confere o valor exato de cada dado.

D) 60 Hz e 114 kJ.

❌ Incorreta em ambos os quesitos: 60 Hz é a frequência da rede elétrica (do circuito, não da radiação micro-ondas), e 114 kJ não corresponde ao cálculo de energia com nenhuma das potências fornecidas.

E) 60 Hz e 127 kJ.

❌ Incorreta em ambos os quesitos: repete o erro de confundir a frequência da rede (60 Hz) com a das micro-ondas, e o valor de energia (127 kJ) parece uma armadilha numérica que remete à tensão da rede (127 V), sem relação real com E = P × t.

🏆 Gabarito: A — a frequência das micro-ondas emitidas pelo forno é 2450 MHz (dado direto da tabela) e a energia fornecida ao alimento em 15 minutos de potência máxima é E = 700 W × 900 s = 630 000 J = 630 kJ.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: somente a alternativa A combina corretamente a frequência real das micro-ondas (2450 MHz, e não 2390 MHz ou 60 Hz) com a energia corretamente calculada a partir da potência máxima entregue ao alimento (700 W × 900 s = 630 kJ, e não outro valor).
• Padrão de cobrança: o ENEM frequentemente traz tabelas técnicas de eletrodomésticos (fornos, chuveiros, lâmpadas) com múltiplos valores de potência/tensão/frequência propositalmente parecidos, testando se o estudante sabe filtrar apenas os dados relevantes para a pergunta feita.
• Generalização: sempre que houver mais de um valor de potência ou frequência numa mesma tabela, releia o enunciado para identificar exatamente qual delas se refere à grandeza física perguntada (aqui: potência entregue ao alimento, frequência da radiação, não da rede).
• Dica de eliminação rápida: frequências de forno de micro-ondas são sempre da ordem de GHz/MHz (ex.: 2450 MHz) — qualquer alternativa com "60 Hz" pode ser eliminada de cara, pois é ordem de grandeza típica de rede elétrica, nunca de radiação micro-ondas. Isso já elimina D e E em segundos.
• Conexões: espectro eletromagnético e suas faixas de aplicação (rádio, micro-ondas, infravermelho); conversão de unidades de energia (J ↔ kJ) e potência × tempo em problemas de consumo elétrico residencial.