Calcule e explique a energia mínima necessária para aquecer água de 25,0 °C até 100,0 °C e, em seguida…
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 e explique a energia mínima necessária para aquecer água de 25,0 °C até 100,0 °C e, em seguida, vaporizar completamente 500 g de água à pressão de 1 atm. Considere c=4,18 J·g?¹·°C?¹ e ?Hvap=2257 J·g?¹; ignore perdas térmicas.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Passo 1 – aquecimento de 25,0 °C a 100,0 °C: q1 = m·c·?T = 500 g · 4,18 J·g?¹·°C?¹ · (100,0-25,0) °C = 500·4,18·75 = 156750 J (156,75 kJ). Passo 2 – vaporização a 100,0 °C: q2 = m·?Hvap = 500 g · 2257 J·g?¹ = 1 128 500 J (1 128,5 kJ). Energia total mínima = q1 + q2 = 156 750 J + 1 128 500 J = 1 285 250 J ˜ 1,29·106 J (˜1,29 MJ). Observações: cálculo ignora perdas e calor necessário para aquecer recipiente ou vapor além de 100 °C; usar ?Hvap por massa e calor específico por massa.
Explicação
O cálculo da energia necessária envolve duas etapas: primeiro, o aquecimento da água até seu ponto de ebulição e, em seguida, a vaporização completa da água. A fórmula utilizada para cada etapa considera a massa da água, o calor específico e a entalpia de vaporização, garantindo que toda a energia requerida para as mudanças de temperatura e fase seja contabilizada. A soma dos valores obtidos em cada etapa resulta na energia total necessária para o processo descrito.
Raio-X da questão
calor específico e vaporização
avaliacao
calor específico · mudanças de estado físico
Revisar os conceitos de calor específico e calor de vaporização.
O aluno pode confundir as etapas do aquecimento e da vaporização, não somando corretamente as energias necessárias.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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