Questão 92 — ENEM 2022 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Eletrodinâmica; Potência e Energia Elétrica
• ⚡ Nível: Fácil — exige apenas aplicar E = P × t duas vezes e subtrair, sem conceitos avançados envolvidos
• 🎯 Tema/Habilidade: Cálculo de consumo e economia de energia elétrica em quilowatt-hora; competência associada à leitura de dados quantitativos sobre eficiência energética
• 🏆 Gabarito: D — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Quanto de energia (em kWh) deixou de ser consumida, em 30 dias, ao trocar a lâmpada incandescente pela de LED?"
• Palavras-chave decisivas: redução, quilowatt-hora, trinta dias
• Armadilha típica: confundir "redução de consumo" com o "consumo de uma das lâmpadas isoladamente" — a questão não pergunta quanto o LED gasta nem quanto a incandescente gastaria, e sim a diferença entre os dois cenários.
• O que a resposta precisa demonstrar: domínio da fórmula E = P × t, cálculo correto do tempo total de uso (horas por dia × número de dias) e conversão de watt-hora para quilowatt-hora.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Potência elétrica (P): grandeza que indica a taxa de conversão de energia por unidade de tempo, medida em watts (W); quanto maior a potência, mais energia o aparelho consome no mesmo intervalo.
• Energia elétrica consumida (E): dada por E = P × t. Se a potência estiver em quilowatts (kW) e o tempo em horas (h), a energia já sai diretamente em quilowatt-hora (kWh) — a unidade usada nas contas de luz.
• Redução (economia) de consumo: é a diferença entre a energia que seria gasta pelo equipamento antigo e a energia efetivamente gasta pelo novo, no mesmo período de uso: ΔE = E₁ − E₂ = (P₁ − P₂) × t.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "Uma lâmpada incandescente, que opera 8 horas por dia, foi substituída por uma de LED" → as duas lâmpadas funcionam pelo mesmo tempo diário (8 h/dia), o que permite comparar diretamente seus consumos no mesmo intervalo.
• Evidência 2: "Elas apresentam 60 W e 8 W de potência nominal de consumo, respectivamente" → P(incandescente) = 60 W e P(LED) = 8 W.
• Evidência 3: "obtida durante trinta dias" → o intervalo total de operação a considerar é de 30 dias, não apenas 1 dia.
• Síntese: a questão pede a diferença de energia elétrica, em kWh, entre o que a incandescente consumiria e o que o LED efetivamente consome, ambas operando 8 h/dia ao longo de 30 dias.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Tempo total de uso em horas

Como cada lâmpada opera 8 horas por dia durante 30 dias, o tempo total de funcionamento é:

t = 8 h/dia × 30 dias = 240 h

Subpasso 4.2 — Energia consumida por cada lâmpada em 240 h

Aplicando E = P × t para cada uma:

Incandescente: E₁ = 60 W × 240 h = 14 400 Wh = 14,40 kWh

LED: E₂ = 8 W × 240 h = 1 920 Wh = 1,92 kWh

Subpasso 4.3 — Cálculo da redução e verificação

A redução de consumo é a diferença entre os dois valores:

ΔE = E₁ − E₂ = 14,40 − 1,92 = 12,48 kWh

É possível chegar ao mesmo resultado por outro caminho, que serve como verificação: calcular primeiro a diferença de potência e só depois multiplicar pelo tempo total.

ΔP = 60 W − 8 W = 52 W

ΔE = ΔP × t = 52 W × 240 h = 12 480 Wh = 12,48 kWh

Os dois métodos batem exatamente em 12,48 kWh, o que confirma o resultado e corresponde à alternativa D.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) 0,24.

❌ Incorreta: esse valor surge de um erro de montagem da conta, do tipo 8 W × 30 (usando o número de dias como se fosse o tempo total em horas, esquecendo de multiplicar pelas 8 horas diárias): 8 × 30 = 240 Wh = 0,24 kWh. É um erro de unidade de tempo, não de conceito físico.

B) 1,80.

❌ Incorreta: resulta de tomar a potência da incandescente em quilowatts (0,06 kW) e multiplicá-la apenas pelos 30 dias, como se cada dia correspondesse a 1 hora de uso (0,06 × 30 = 1,80 kWh). O erro é ignorar as 8 horas diárias de operação, reduzindo indevidamente o tempo total de 240 h para 30 h.

C) 1,92.

❌ Incorreta: é o consumo isolado da lâmpada de LED (8 W × 240 h = 1 920 Wh = 1,92 kWh), não a redução. Quem marca essa alternativa calculou corretamente apenas uma das duas energias e esqueceu de compará-la com a da incandescente.

D) 12,48.

✅ Correta: é exatamente a diferença entre o consumo da incandescente (14,40 kWh) e o do LED (1,92 kWh) ao longo dos 30 dias, ou equivalentemente (60 − 8) W × 240 h, resultando em 12,48 kWh de economia — o valor pedido pelo comando da questão.

E) 14,40.

❌ Incorreta: é o consumo isolado da lâmpada incandescente (60 W × 240 h = 14 400 Wh = 14,40 kWh), ou seja, o que seria gasto se a substituição não tivesse ocorrido. Não representa a economia, e sim o consumo total do cenário antigo.

🏆 Gabarito: D — 12,48 kWh é a diferença entre o consumo da lâmpada incandescente e o da lâmpada de LED ao longo de 240 horas de uso (8 h/dia × 30 dias), que é exatamente o que o comando pede ao perguntar pela "redução do consumo de energia elétrica".

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: D é a única alternativa que representa uma diferença de consumo entre as duas lâmpadas; todas as demais ou usam tempo errado, ou representam o consumo de apenas um dos equipamentos.
• Padrão de cobrança: o ENEM cobra com frequência questões de eficiência energética envolvendo a fórmula E = P × t, comparação entre eletrodomésticos e leitura de contas de luz — sempre testando se o estudante sabe montar o tempo total corretamente e converter Wh em kWh.
• Generalização: sempre que o comando pedir "economia", "redução" ou "diferença" de consumo, calcule a energia de cada situação separadamente (ou a diferença de potências) e multiplique pelo mesmo intervalo de tempo total usado nos dois casos.
• Dica de eliminação rápida: se uma alternativa coincidir exatamente com o consumo de um único aparelho isolado (aqui, 1,92 ou 14,40), ela está errada por definição — essas são "pegadinhas" que respondem a uma pergunta diferente da que foi feita.
• Conexões: eficiência energética e lâmpadas de LED, cálculo de custo de energia elétrica em reais por kWh, e leitura/interpretação da conta de luz residencial.