Durante uma atividade de laboratório sobre o consumo de energia em processos industriais, uma turma analisou a…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Durante uma atividade de laboratório sobre o consumo de energia em processos industriais, uma turma analisou a vaporização de água em uma caldeira. Para estimar apenas a energia associada à mudança de estado físico, foram considerados 15,0 g de água inicialmente a 100 °C, temperatura em que ocorre a ebulição sob a pressão do experimento. Os dados fornecidos foram: entalpia molar de vaporização da água, ?Hvap = 40,7 kJ·mol?¹; massa molar da água, M(H2O) = 18,0 g·mol?¹. Com base nos dados do texto, calcule a energia necessária para vaporizar completamente essa amostra de água. Apresente o resultado em quilojoules, com três algarismos significativos.
- A) 0,833 kJ
- B) 33,9 kJ
- C) 732,6 kJ
- D) 610,5 kJ
- E) 48,8 kJ
✅ Resposta correta: alternativa B
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. A massa de água é 15,0 g, a massa molar é 18,0 g/mol e a entalpia molar de vaporização é 40,7 kJ/mol. Como a água já está a 100 °C, não há variação de temperatura a considerar, apenas a mudança de estado.
- Converta a massa em quantidade de matéria. n = m / M = 15,0 / 18,0 = 0,8333 mol.
- Calcule a energia de vaporização. Q = n x ΔHvap = 0,8333 x 40,7 = 33,9 kJ, com três algarismos significativos.
- Compare com as alternativas. A alternativa B (33,9 kJ) é a única que corresponde ao resultado. Discordância com o gabarito: não há, pois o gabarito oficial também é B.
- Por que as outras estão erradas. A (0,833 kJ) é apenas a quantidade de matéria, sem multiplicar pela entalpia. C (732,6 kJ) resulta de 18,0 x 40,7, multiplicando pela massa molar em vez de dividir. D (610,5 kJ) resulta de 15,0 x 40,7, usando a massa em gramas no lugar da quantidade de matéria. E (48,8 kJ) resulta de 1,2 x 40,7, invertendo a razão entre massa molar e massa, ou seja, usando M/m em vez de m/M.
💡 Dica: Calcule a quantidade de mols de H2O e multiplique pela entalpia de vaporização.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula corretamente a quantidade de matéria (0,833 mol), mas para ao final e não multiplica pela entalpia molar de vaporização.
Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre massa e mols, calculando incorretamente a quantidade de substância a ser vaporizada.
Primeiro, calcula-se a quantidade de matéria: n = m/M = 15,0 g ÷ 18,0 g·mol⁻¹ = 0,833 mol. Como a água já está na temperatura de ebulição, considera-se apenas a vaporização: Q = n·ΔHvap = 0,833 mol × 40,7 kJ·mol⁻¹ = 33,9 kJ.
O aluno multiplica a massa molar da água (18,0 g/mol) pela entalpia, em vez de dividir a massa pela massa molar para obter os mols.
O aluno usa a massa de 15,0 g diretamente como se fosse quantidade de matéria, multiplicando-a pela entalpia molar sem converter gramas em mols.
O aluno inverte a relação entre massa e quantidade de matéria, calculando 18,0 / 15,0 = 1,2 mol e multiplicando por 40,7 kJ/mol.
Raio-X da questão
vaporização da água
avaliacao
cálculo de mols · vaporização e calor
Revisar o cálculo de energia de vaporização e a relação entre massa e mols.
O aluno pode confundir a relação entre massa e mols, calculando incorretamente a quantidade de substância a ser vaporizada.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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