Calcule a energia necessária para aquecer e vaporizar 50,0 g de água de 20,0 °C até vapor a 100,0 °C. Use…
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
Calcule a energia necessária para aquecer e vaporizar 50,0 g de água de 20,0 °C até vapor a 100,0 °C. Use Cp(l)=4,18 J·g?¹·K?¹ e ?Hvap = 2256 J·g?¹. Escreva a equação da vaporização.
- A) Q = 50·4,18·80 + 50·2256·2 = 2,55×105 J (duplicou ?Hvap).
- B) Q = 50·2256 = 1,13×105 J (somente vaporização).
- C) Q = m·Cp·?T + m·?Hvap = 50·4,18·80 + 50·2256 = 1,30×105 J. H2O(l) ? H2O(g), ?Hvap > 0.
- D) Q = 50·4,18·80 = 1,67×104 J (ignorando vaporização).
- E) Q = 1,30×106 J (erro de ordem de grandeza ×10).
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identifique as etapas do processo. A água líquida a 20,0 °C precisa primeiro ser aquecida até 100,0 °C (variação de temperatura de 80,0 K) e depois vaporizada a 100,0 °C. Passo 2: Calcule o aquecimento com Q1 = m·Cp·ΔT = 50,0 × 4,18 × 80,0 = 16 720 J, ou 1,67×10^4 J. Passo 3: Calcule a vaporização com Q2 = m·ΔHvap = 50,0 × 2256 = 112 800 J, ou 1,13×10^5 J. Passo 4: Some as duas etapas: Q = 16 720 + 112 800 = 129 520 J, ou aproximadamente 1,30×10^5 J. Passo 5: A equação da vaporização é H2O(l) → H2O(g), com ΔHvap > 0, pois o processo é endotérmico. Passo 6: Por que as outras estão erradas. A: duplica o ΔHvap, o que não tem base no enunciado, e a soma informada também está aritmeticamente incorreta (o valor seria 2,42×10^5 J). B: considera apenas a vaporização e ignora o aquecimento de 20,0 °C a 100,0 °C. D: considera apenas o aquecimento e ignora a vaporização. E: o valor 1,30×10^6 J está uma ordem de grandeza acima do correto. Conclusão: o gabarito C está correto e a resolução confirma essa alternativa.
💡 Dica: Calcule a energia em duas etapas: aquecimento e vaporização.
Alternativa por alternativa
O aluno entende que a vaporização precisa de ΔHvap multiplicado por 2, como se fosse duas vezes a energia por grama, sem base no enunciado. Também pode ter errado a soma na conta final.
Por que engana: Confundir as etapas de aquecimento e vaporização, somando incorretamente as energias.
O aluno calcula apenas a energia da mudança de fase e esquece que a água precisa ser aquecida dos 20,0 °C até os 100,0 °C antes de vaporizar.
Energia total é soma do aquecimento até 100 °C e da vaporização; valores substituídos nas fórmulas dadas.
O aluno acredita que a energia necessária é só a do aquecimento e não percebe que a vaporização também consome energia, que é justamente o que a questão pede ao falar em vaporizar.
O aluno calcula a soma corretamente em essência, mas erra a potência de dez no resultado final, escrevendo 10^6 em vez de 10^5.
Raio-X da questão
calor específico e vaporização
avaliacao
calor específico · vaporização
Revisar os conceitos de calor específico e calor de vaporização.
Confundir as etapas de aquecimento e vaporização, somando incorretamente as energias.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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