Calcule a energia liberada quando 100,0 g de vapor d'água a 100,0 °C se condensam e a água formada é resfriada…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Calcule a energia liberada quando 100,0 g de vapor d'água a 100,0 °C se condensam e a água formada é resfriada até 20,0 °C. Use ?Hvap=2257 kJ·kg?¹ e cp(H2O)=4,18 J·g?¹·°C.
- A) 0 kJ
- B) ˜259 kJ
- C) 33 kJ
- D) 100 kJ
- E) 400 kJ
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique as duas etapas do processo. A primeira é a condensação do vapor a 100,0 °C, que é uma mudança de fase sem variação de temperatura. A segunda é o resfriamento da água líquida de 100,0 °C até 20,0 °C. A energia liberada é a soma das duas etapas.
- Calcule a energia liberada na condensação. A massa 100,0 g equivale a 0,1000 kg. Como o valor dado é 2257 kJ/kg, a energia é 0,1000 × 2257 = 225,7 kJ liberados.
- Calcule a energia liberada no resfriamento. A variação de temperatura é 100,0 - 20,0 = 80,0 °C. Usando Q = m × c × ΔT com m = 100,0 g e c = 4,18 J/(g·°C), temos Q = 100,0 × 4,18 × 80,0 = 33440 J, ou seja, 33,44 kJ liberados.
- Some as duas parcelas: 225,7 + 33,44 = 259,14 kJ, que arredondado é aproximadamente 259 kJ. Esse resultado corresponde à alternativa B, que coincide com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A alternativa A (0 kJ) ignora completamente a energia liberada na condensação e no resfriamento. A alternativa C (33 kJ) considera apenas o resfriamento e esquece a condensação. A alternativa D (100 kJ) não corresponde a nenhum cálculo válido com os dados do enunciado. A alternativa E (400 kJ) é um valor superior ao total real e não resulta de um cálculo correto.
💡 Dica: Calcule a energia da condensação e depois a do resfriamento.
Alternativa por alternativa
Acredita que mudanças de fase sem variação de temperatura não envolvem troca de energia, ou que o resfriamento não libera calor.
Latente: 100,0 g·(2257 kJ·kg?¹)=100,0 g·2,257 kJ·g?¹=225,7 kJ. Resfriamento: q = m·cp·?T =100,0·4,18·(100,0-20,0) J =33 440 J =33,44 kJ. Total ˜225,7+33,44 =259,1 kJ liberados.
Calcula apenas o resfriamento da água (33 kJ) e esquece a energia liberada na condensação do vapor, que é a parcela maior.
Chega a um valor arredondado sem fazer o cálculo correto, possivelmente por não converter a massa de gramas para quilogramas ao usar o calor latente em kJ/kg.
Por que engana: O aluno pode confundir a quantidade de calor liberada durante a condensação com a quantidade de calor necessária para resfriar a água resultante.
Erra no cálculo das parcelas, por exemplo ao usar uma variação de temperatura incorreta ou ao somar valores de forma equivocada, resultando em um total superior ao real.
Raio-X da questão
calor específico e calor de vaporização
avaliacao
calor específico · calor de vaporização
Revisar os conceitos de calor específico e calor de vaporização.
O aluno pode confundir a quantidade de calor liberada durante a condensação com a quantidade de calor necessária para resfriar a água resultante.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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