Um município planeja dessalinizar 1 000 kg de água do mar por destilação simples. Considerando ?Hvap = 40,7…
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
Um município planeja dessalinizar 1 000 kg de água do mar por destilação simples. Considerando ?Hvap = 40,7 kJ·mol-1 e massa molar da água = 18,015 g·mol-1, estime a energia térmica mínima para evaporar essa massa, proponha um balanço de massa simplificado e descreva medidas sustentáveis para reduzir o consumo energético.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Cálculo: 1 000 kg = 1 000 000 g ? n = 1 000 000 / 18,015 ˜ 55 527 mol. Energia mínima Q = n·?Hvap ˜ 55 527 · 40,7 kJ·mol-1 ˜ 2,26×10^6 kJ ˜ 2,26×10^9 J (˜2,26 GJ), assumindo ausência de perdas. Balanço de massa simplificado: alimentação (1 000 kg) ? vapor (destilado condensado ˜ massa evaporada) + rejeito (concentração de sais aumentada); massa de destilado = massa evaporada. Medidas sustentáveis: usar recuperação de calor (recuperadores de calor latente, múltiplos efeitos), aproveitar energia solar térmica ou calor residual industrial, empregar bomba de calor para reduzir demanda térmica e otimizar isolamento para minimizar perdas; considerar pré-aquecimento com energia renovável e uso de processos alternativos (osmose reversa com recuperação de energia) para menor consumo por m³.
Explicação
A resposta apresenta um cálculo detalhado da energia necessária para evaporar a água, utilizando a relação entre a quantidade de substância e a entalpia de vaporização. O balanço de massa simplificado é adequado, pois considera a entrada de água e a saída de vapor e rejeito, refletindo o processo de dessalinização. As medidas sustentáveis propostas são relevantes, pois visam reduzir o consumo energético e aumentar a eficiência do processo, alinhando-se com práticas ambientalmente responsáveis.
Raio-X da questão
dessalinização de água
avaliacao
cálculo de energia térmica · balanço de massa
Revisar os conceitos de destilação e balanço de massa.
O aluno pode confundir a quantidade de água a ser evaporada com a energia necessária, não considerando a relação entre massa e energia de vaporização.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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