Questão 130 — ENEM 2025 PPLCaderno azul · 2º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Termodinâmica aplicada (transferência de calor e ciclo de potência de usina nuclear)
• ⚡ Nível: Fácil — basta rastrear a função de um único componente (a bomba I) dentro do circuito de refrigeração.
• 🎯 Tema/Habilidade: Conversão de energia e trocas de calor em sistemas térmicos; interpretar o funcionamento de um esquema físico e prever a consequência de uma falha (leitura funcional de diagrama).
• 🏆 Gabarito: A — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Se a bomba I parar, qual é a consequência imediata na usina?"
• Palavras-chave decisivas: bomba I, circular a água aquecida pela fissão, parar de funcionar
• Armadilha típica: confundir os três circuitos de água e atribuir à bomba I um efeito que na verdade pertence à bomba II (alimentação do gerador de vapor) ou à bomba III (resfriamento do condensador).
• O que a resposta precisa demonstrar: entender que a bomba I move o fluido que retira calor do reator; sem esse fluido em movimento, o calor da fissão fica retido no núcleo.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Circuito primário (fechado): a água pressurizada a ~350 °C circula entre o reator e o gerador de vapor. Ela nunca vira vapor (está sob alta pressão) e tem dupla função: resfriar o núcleo e transportar o calor da fissão até o gerador de vapor. Quem a movimenta é a bomba I.
• Transferência de calor exige fluido em movimento: o reator produz calor continuamente (a fissão não para só porque a bomba parou). Esse calor só é removido se houver água escoando pelo núcleo. Fluido parado = calor se acumula = temperatura sobe.
• Fissão nuclear é uma fonte térmica intensa e contínua: mesmo com controle das barras, o núcleo libera muitíssima energia. O resfriamento não é um detalhe — é o que impede a fusão (derretimento) do núcleo.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "A bomba I é responsável por fazer a água aquecida pela fissão nuclear circular" → ela é o coração do circuito primário, o que retira calor de dentro do reator.
• Evidência 2: "aquecer a água dentro da câmara geradora de vapor" → o calor do reator é entregue ao circuito secundário justamente pela circulação promovida pela bomba I; sem circulação, esse calor não sai do reator.
• Síntese: parar a bomba I interrompe o único caminho de saída do calor do núcleo. Como a fissão continua gerando calor, a temperatura do reator dispara.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Identificar a função da bomba I

No esquema, a bomba I fica no circuito fechado que liga o reator (350 °C) ao gerador de vapor. Ela empurra a água quente pressurizada: sai quente do reator, entrega calor no gerador de vapor e volta "mais fria" para o reator, reiniciando o ciclo. É o mecanismo de refrigeração do núcleo.

Subpasso 4.2 — Simular a falha

Com a bomba I parada, a água do circuito primário para de escoar. O reator, porém, continua em fissão, liberando energia térmica sem interrupção. Balanço de energia no núcleo: calor entra (fissão), calor não sai (sem circulação). Resultado: energia interna acumulada → temperatura do reator sobe.

Matematicamente, a taxa de calor removido por um fluido é Q̇ = ṁ × c × ΔT. Se a vazão mássica ṁ → 0 (bomba parada), então Q̇removido → 0, enquanto Q̇gerado pela fissão permanece alto. O desequilíbrio Q̇gerado ≫ Q̇removido faz a temperatura crescer.

Subpasso 4.3 — Verificação

A consequência imediata e direta é o aquecimento do reator. Isso bate exatamente com a alternativa A. Efeitos como queda na turbina são secundários (só ocorrem depois, porque o gerador de vapor deixa de receber calor) e não são o efeito primário perguntado.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) Aquecimento do reator da usina.

✅ Correta: a bomba I é a responsável pela circulação que retira o calor da fissão do núcleo. Sem ela, o calor gerado continuamente fica retido e a temperatura do reator sobe — exatamente o risco central de segurança de uma usina nuclear.

B) Aumento da atividade da turbina.

❌ Incorreta: seria o oposto. Sem a bomba I, o calor não chega ao gerador de vapor, produz-se menos vapor e a turbina desacelera ou para. Nunca haveria aumento de atividade.

C) Resfriamento do ambiente aquático.

❌ Incorreta: o ambiente aquático troca calor pelo circuito da bomba III (condensador). A bomba I atua no circuito primário, sem relação direta com o resfriamento do ambiente externo; e a tendência, com menos vapor a condensar, seria de menor aquecimento — não resfriamento provocado por essa falha.

D) Inundação de água no condensador.

❌ Incorreta: o nível de água do condensador é governado pelas bombas II e III, não pela I. A parada da bomba I não injeta água no condensador — na verdade chegaria menos vapor a ser condensado.

E) Aceleração do consumo de combustível.

❌ Incorreta: o consumo do combustível depende da taxa de fissão (controlada pelas barras de controle), não da bomba de refrigeração. A bomba I não altera a velocidade das reações — só remove o calor que elas produzem.

🏆 Gabarito: A — parar a bomba I interrompe a refrigeração do núcleo enquanto a fissão continua liberando calor, provocando o aquecimento do reator.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: a bomba I é o único componente que retira calor de dentro do reator; sem sua circulação, o calor da fissão se acumula e a única consequência direta possível é o aquecimento do núcleo (A).
• Padrão de cobrança: o ENEM adora esquemas de usinas/ciclos térmicos e pergunta "o que acontece se o componente X falhar". A chave é sempre rastrear a função do componente no fluxo de energia, não decorar o desenho.
• Generalização: em qualquer sistema térmico, se você para o fluido refrigerante de uma fonte de calor que continua ativa, a temperatura dessa fonte sobe. Fluido parado não transporta calor.
• Dica de eliminação rápida: localize no diagrama qual circuito a bomba pertence. A bomba I está no circuito reator↔gerador de vapor — logo a resposta tem que falar do reator. Isso já elimina C, D (condensador/ambiente) e B (turbina).
• Conexões: acidente de Fukushima (2011), em que a perda de refrigeração levou ao superaquecimento e fusão do núcleo; ciclo de Rankine e o papel do condensador na eficiência das usinas termelétricas.