Questão 135 — ENEM 2022 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Eletrostática (indução/polarização de cargas, campo elétrico não uniforme)
• ⚡ Nível: Médio — não exige cálculo, mas cobra distinguir polarização (indução) de ionização por descarga, o que barra a alternativa "óbvia" para quem só lembra do precipitador industrial real.
• 🎯 Tema/Habilidade: Eletrostática aplicada a um processo tecnológico de controle ambiental — como um campo elétrico não uniforme atua sobre partículas neutras polarizáveis.
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "No precipitador descrito, qual é o destino final das partículas poluentes?"
• Palavras-chave decisivas: acúmulo de cargas no fio, induz a polarização, partículas poluentes
• Armadilha típica: lembrar do precipitador "de decoreba" (descarga corona ioniza o gás, partículas carregadas por contato são repelidas para a parede) e marcar D só por associação — ignorando que o próprio texto descreve outro mecanismo.
• O que a resposta precisa demonstrar: a diferença entre eletrização por contato/ionização (gera carga líquida, pode repelir) e por indução/polarização (não gera carga líquida, sempre atrai em campo não uniforme) — aplicada ao que o enunciado efetivamente descreve.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Polarização por indução: ao aproximar um corpo neutro de um objeto muito carregado, o campo externo desloca ligeiramente as cargas internas do corpo, sem transferir carga líquida. Surge um dipolo induzido: a face voltada para o objeto carregado ganha carga induzida de sinal oposto; a face oposta, de mesmo sinal.
• Campo não uniforme (fio fino x parede): perto de um fio fino muito carregado o campo é muito mais intenso do que próximo à parede — na geometria cilíndrica do precipitador, o campo cai à medida que o raio aumenta. Em campo uniforme, um dipolo sofre força resultante nula; em campo não uniforme, sofre força resultante não nula, sempre voltada para a região de campo mais intenso.
• Por que atrai, e não repele: pela Lei de Coulomb, F ∝ 1/d². A carga induzida oposta fica sempre mais perto do fio do que a de mesmo sinal, então a atração supera a repulsão. Resultado líquido: força sempre atrativa em direção à fonte do campo — o mesmo princípio de um pente eletrizado atraindo pedacinhos de papel.
• Aterramento da parede: a parede do tubo está ligada à terra (símbolo indicado na figura), como referência de potencial (0 V), garantindo diferença de potencial grande e constante entre o fio (+) e a parede — o que sustenta o campo intenso e não uniforme necessário ao processo.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "O acúmulo de cargas no fio de cobre induz a polarização das partículas poluentes." → A palavra-chave é "induz a polarização", não "ioniza". O texto descreve indução eletrostática, não descarga corona com carregamento por contato — o que já descarta C (ionização) e D (repulsão, típica de carga por contato).
• Evidência 2 (figura): fio fino no eixo central, ligado ao polo positivo (+); parede externa aterrada (símbolo de terra no canto inferior direito). → Condutor fino no centro de um cilindro aterrado é a geometria clássica de campo radial não uniforme, muito mais intenso junto ao fio — cenário ideal para atrair dipolos induzidos para o fio.
• Evidência 3: "os gases sem poluentes são lançados na atmosfera pela saída do precipitador" → Confirma que a função do equipamento é reter as partículas antes da saída — descartando qualquer alternativa em que elas continuem livres no gás, como C.
• Síntese: o enunciado propõe um modelo específico — polarização induzida por campo não uniforme gerado por um fio muito carregado — e pede que ele seja seguido até a conclusão lógica: as partículas migram para a região de campo mais intenso, que é o fio, não a parede.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar o mecanismo descrito no texto

O enunciado é explícito: "o acúmulo de cargas no fio de cobre induz a polarização das partículas poluentes". Polarizar um corpo neutro é separar internamente suas cargas positivas e negativas sem transferir carga líquida — o corpo continua neutro no total, mas passa a se comportar como um pequeno dipolo. Isso difere de "ionizar" (criar carga líquida) e de "carregar por contato" (transferir carga direta entre corpos que se tocam). A escolha da palavra "polarização" define todo o raciocínio seguinte.

Subpasso 4.2 — Força sobre o dipolo induzido em campo não uniforme

O fio, carregado positivamente, gera um campo radial muito mais intenso perto de si e cada vez mais fraco em direção à parede aterrada (0 V). Ao atravessar essa região, cada partícula neutra tem suas cargas internas deslocadas: o lado voltado para o fio (+) fica com excesso de carga negativa induzida; o lado oposto, com excesso de carga positiva induzida. Como a carga negativa induzida fica mais próxima do fio, a atração sobre ela é maior do que a repulsão sobre a carga positiva induzida do lado oposto (F ∝ 1/d²) — o desequilíbrio não se cancela.

Subpasso 4.3 — Verificação

Somando as duas forças, a resultante sobre cada partícula aponta sempre para o fio — a região de campo mais intenso. As partículas migram até tocar o fio e aderem a ele, que funciona como eletrodo coletor neste modelo, garantindo que o gás na "saída de gases" saia livre de particulado. Das cinco alternativas, só uma descreve simultaneamente o movimento (atração) e o destino (o fio) corretos — o que fecha a resolução.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) atraídas e se acumulam no fio carregado.

✅ Correta: é o mecanismo do enunciado — o campo não uniforme do fio induz dipolos nas partículas, e a atração sobre a carga induzida mais próxima supera a repulsão sobre a mais distante. Resultado: atração e acúmulo no próprio fio.

B) decompostas em moléculas não poluentes.

❌ Incorreta: decompor uma molécula em outras não poluentes é transformação química, com quebra e formação de ligações — típico de reações (catalisadores, combustão), não de um fenômeno eletrostático. O precipitador não altera a composição química das partículas, apenas as remove do gás por atração elétrica.

C) ionizadas e podem ser lançadas na atmosfera.

❌ Incorreta: contraria a finalidade do equipamento, afirmada no texto ("os gases sem poluentes são lançados na atmosfera"). Se as partículas fossem lançadas, o precipitador teria falhado em sua função. Além disso, o texto fala em "polarização" (sem carga líquida), não em "ionização".

D) repelidas pelo fio carregado e se acumulam na parede do tubo.

❌ Incorreta: é a alternativa mais tentadora para quem conhece precipitadores industriais reais, em que partículas carregadas por íons de descarga corona são repelidas até placas coletoras. Mas não é a descrição desta questão: o enunciado define o mecanismo como indução/polarização, que produz o efeito oposto — atração, com destino no fio, não na parede.

E) induzidas a fazer ligações iônicas, formando íons não poluentes.

❌ Incorreta: mistura indevidamente eletrostática (indução/polarização em um campo elétrico) com ligação química (ligação iônica, formação de compostos). Indução elétrica não cria ligações químicas entre átomos nem transforma partículas em "íons não poluentes" — sem respaldo no texto.

🏆 Gabarito: A — o enunciado define o mecanismo como "polarização" (indução), não ionização por descarga; em campo elétrico não uniforme, a polarização gera sempre força resultante de atração para a região de campo mais intenso — o fio —, onde as partículas se prendem e se acumulam.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: como o texto descreve indução/polarização — não ionização ou carga por contato —, só a atração das partículas para o fio é fisicamente coerente, eliminando repulsão, liberação ou transformação química.
• Padrão de cobrança: o ENEM gosta de contextualizar eletrostática em tecnologia do cotidiano — para-raios, precipitadores, impressoras a laser, pintura eletrostática — sempre com a mesma base: carga, campo elétrico, indução/polarização e Lei de Coulomb.
• Generalização: sempre que um corpo neutro é atraído por um objeto carregado (de qualquer sinal), o mecanismo é indução em campo não uniforme: a carga induzida mais próxima sofre força maior que a mais distante, resultando em atração para a fonte do campo.
• Dica de eliminação rápida: descarte logo B e E (envolvem química, não eletrostática); depois C (contraria o objetivo do equipamento). Na disputa final entre "atrai para o fio" (A) e "repele para a parede" (D), a palavra "polarização" no enunciado decide a favor de A.
• Conexões: o mesmo raciocínio de indução eletrostática aparece em para-raios, capacitores de placas paralelas e impressoras a laser/copiadoras — temas recorrentes em eletricidade no ENEM.