Descreva e calcule a energia total necessária para converter 100 kg de gelo a -10 °C em vapor a 120 °C…
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
Descreva e calcule a energia total necessária para converter 100 kg de gelo a -10 °C em vapor a 120 °C. Considere c_ice = 2,09 J·g?¹·K?¹, L_f = 334 J·g?¹, c_water = 4,18 J·g?¹·K?¹, L_v = 2260 J·g?¹, c_vapor = 2,00 J·g?¹·K?¹. Apresente as etapas com as equações usadas.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Massa m = 100 kg = 100.000 g. 1) Aquecer gelo de -10 °C a 0 °C: Q1 = m·c_ice·?T = 100000·2,09·10 = 2.090.000 J. 2) Fundir a 0 °C: Q2 = m·L_f = 100000·334 = 33.400.000 J. 3) Aquecer água de 0 °C a 100 °C: Q3 = m·c_water·?T = 100000·4,18·100 = 41.800.000 J. 4) Vaporizar a 100 °C: Q4 = m·L_v = 100000·2260 = 226.000.000 J. 5) Aquecer vapor de 100 °C a 120 °C: Q5 = m·c_vapor·?T = 100000·2,00·20 = 4.000.000 J. Energia total Q_total = Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 = 307.290.000 J ˜ 3,07·10^8 J. Fornecer etapas e equações permite avaliar eficiência e oportunidades de recuperação de calor para sustentabilidade.
Explicação
A explicação detalha cada etapa do processo de transformação do gelo em vapor, considerando as mudanças de temperatura e fase, e utiliza as equações apropriadas para calcular a energia necessária em cada etapa. A soma das energias calculadas resulta na energia total necessária para a conversão completa, demonstrando a aplicação prática das leis da termodinâmica. Essa abordagem permite entender como a energia é transferida e transformada em diferentes estados da matéria.
Raio-X da questão
mudanças de estado físico
avaliacao
mudanças de estado físico · calor específico
Revisar as fórmulas de calor específico e calor latente.
O aluno pode confundir as etapas de aquecimento e mudança de fase, não aplicando corretamente as fórmulas para cada etapa do processo.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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