Para aquecimento passivo compare 100 kg de água aquecida ?T = 10 °C (q = m·c·?T) com a energia liberada pela…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Para aquecimento passivo compare 100 kg de água aquecida ?T = 10 °C (q = m·c·?T) com a energia liberada pela reação de hidratação: CaO + H2O ? Ca(OH)2, ?H = -63,7 kJ·mol-1. Qual opção armazena/fornece mais energia por quilograma de material ativo?
- A) A reação de hidratação do CaO libera mais energia por kg e é mais densa energeticamente.
- B) A água armazena mais energia por kg; é melhor opção por massa.
- C) Ambas têm energia equivalente por massa quando consideradas impurezas.
- D) É impossível comparar sem saber a eficiência do sistema de troca térmica.
- E) A água armazena mais por kg porque seu calor específico é o maior entre materiais comuns.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Calcule a energia da água. Por q = m·c·ΔT, para 1 kg de água com c = 4,18 kJ/(kg·°C) e ΔT = 10 °C, temos q = 1 × 4,18 × 10 = 41,8 kJ por kg de água. (Para 100 kg, q = 4180 kJ, mas o pedido é por kg de material.)
- Calcule a energia da hidratação do CaO. A massa molar do CaO é 56 g/mol (Ca = 40, O = 16). Como ΔH = -63,7 kJ/mol, por kg de CaO temos 63,7 / 0,056 = cerca de 1138 kJ/kg, ou seja, cerca de 1,1 × 10^3 kJ/kg.
- Considere também a água que reage. A massa molar da água é 18 g/mol, então a reação consome 0,074 kg de reagentes por mol de Ca(OH)2 formado. Mesmo nesse critério mais rigoroso, a energia é 63,7 / 0,074 = cerca de 861 kJ por kg de reagentes, ainda muito maior que 41,8 kJ/kg.
- Compare. A hidratação libera cerca de 20 a 27 vezes mais energia por kg do que o aquecimento de 10 °C da água. Por isso a alternativa A está correta, e o gabarito oficial está coerente com essa análise.
- Por que as outras estão erradas. B: o calor específico da água é alto, mas o ΔT de 10 °C é pequeno, então a água armazena pouca energia por kg. C: impurezas não são dadas no enunciado e não igualam as energias. D: a questão pede a energia teórica por massa, que não depende da eficiência do sistema. E: alto calor específico não compensa a pequena variação de temperatura.
💡 Dica: Calcule a energia por quilograma para ambos os casos.
Alternativa por alternativa
Cálculo: 63,7 kJ por 56,08 g ? ˜1,14 MJ·kg-1, muito maior que 41,8 kJ·kg-1 da água.
Confunde alto calor específico com grande quantidade de energia armazenada e não considera que a variação de temperatura é de apenas 10 °C. Assim, supõe que a água seria a melhor opção por massa.
Por que engana: Confundir a quantidade de energia liberada pela reação com a energia armazenada na água, sem considerar a massa envolvida.
Inventa uma condição (impurezas) que não aparece no enunciado e acredita que, com isso, as duas opções ficam equivalentes. Não faz a comparação numérica entre os valores dados.
Acredita que a comparação só é possível conhecendo a eficiência do sistema de troca térmica. Não percebe que a questão pede a energia teórica por kg, que depende apenas de m, c, ΔT e ΔH.
Assume que o maior calor específico da água faz com que ela armazene mais energia por kg, ignorando que a energia depende também de ΔT e que a hidratação libera valores muito maiores. Usa a ideia de que a água é a substância mais 'térmica' sem fazer o cálculo.
Raio-X da questão
energia de reação
avaliacao
calor específico · reações químicas
Revisar cálculos de energia em reações químicas.
Confundir a quantidade de energia liberada pela reação com a energia armazenada na água, sem considerar a massa envolvida.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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