Para vaporizar 36,0 g de H2O a 100 °C, use ?Hvap = 40,7 kJ·mol-1 para calcular a energia necessária e indique…
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 vaporizar 36,0 g de H2O a 100 °C, use ?Hvap = 40,7 kJ·mol-1 para calcular a energia necessária e indique se a vaporização/condensação é, em princípio, reversível quando realizada sob as mesmas condições.
- A) A energia necessária é 100 kJ.
- B) A energia necessária é determinada pela temperatura do H2O.
- C) A vaporização não é um processo reversível.
- D) Energia = 81,4 kJ; processo é reversível em princípio se conduzido reversivelmente (condensação restaura H2O).
- E) Uso de ?Hvap varia de temperatura e não de pressão.
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Converter a massa em mols. A massa molar da H2O é 18,0 g/mol, então n = 36,0 g / 18,0 g/mol = 2,00 mol de H2O.
- Calcular a energia necessária. Como ΔHvap = 40,7 kJ/mol, a energia para vaporizar 2,00 mol é q = 2,00 × 40,7 = 81,4 kJ.
- Avaliar a reversibilidade. A vaporização a 100 °C, sob pressão de 1 atm, ocorre em equilíbrio líquido-vapor. Se for conduzida de forma reversível, a condensação do vapor libera a mesma quantidade de energia (81,4 kJ) e restaura a água líquida original. Logo, o processo é reversível em princípio.
- Conferir o gabarito. A alternativa D traz exatamente o valor calculado e a conclusão correta, então o gabarito oficial está certo.
- Por que as outras estão erradas. A: o valor de 100 kJ não corresponde a 2,00 mol vezes 40,7 kJ/mol. B: a ΔHvap é uma grandeza tabelada dada no enunciado, e a energia depende da quantidade de substância, não é determinada somente pela temperatura. C: a vaporização é reversível em princípio quando feita em equilíbrio, como a condensação mostra. E: a ΔHvap depende também da pressão e da temperatura, e a afirmação de que não depende de pressão é incorreta.
💡 Dica: Calcule a energia usando a fórmula de vaporização.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente não converteu a massa em mols e usou um valor arredondado ou chutado, sem aplicar a multiplicação por 40,7 kJ/mol.
Por que engana: O aluno pode confundir a energia necessária para a vaporização com a temperatura do líquido, não aplicando corretamente a fórmula de cálculo.
O aluno acredita que a energia de vaporização é definida pela temperatura do líquido, esquecendo que o valor de ΔHvap já foi fornecido e que a energia total depende da quantidade de matéria.
O aluno associa a evaporação do cotidiano, que parece irreversível porque a água escapa para o ar, à ideia de processo irreversível em termodinâmica, sem considerar que em equilíbrio o processo pode ser revertido.
36,0 g H2O = 36,0/18,0 = 2,00 mol; Q = n·?Hvap = 2,00·40,7 kJ·mol-1 = 81,4 kJ. A transformação é mudança de fase física e pode ser revertida por condensação sob as mesmas condições termodinâmicas.
O aluno acredita que a entalpia de vaporização depende apenas da temperatura e é independente da pressão, quando na verdade ela varia com ambas as variáveis, ainda que pouco com a pressão em condições usuais.
Raio-X da questão
vaporização de água
avaliacao
cálculo de energia de vaporização · reversibilidade de processos
Revisar os conceitos de calor de vaporização e suas aplicações.
O aluno pode confundir a energia necessária para a vaporização com a temperatura do líquido, não aplicando corretamente a fórmula de cálculo.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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