Uma cooperativa utiliza vapor de água na esterilização de uma linha de produção de polpas de frutas. Para…
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
Uma cooperativa utiliza vapor de água na esterilização de uma linha de produção de polpas de frutas. Para reduzir o consumo energético, foi instalado um sistema que condensa o vapor e aproveita parte da energia liberada para aquecer a água usada na limpeza dos equipamentos. Em determinado ciclo, 120 kg de vapor de água são totalmente condensados, sem vazamentos. Considere que o calor latente de condensação da água seja 2.260 kJ/kg e que o sistema aproveite 80% da energia liberada na condensação. Qual é a massa de água líquida obtida e qual é a quantidade de energia efetivamente aproveitada nesse ciclo?
- A) 120 kg de água líquida e 54.240 kJ de energia aproveitada.
- B) 96 kg de água líquida e 216.960 kJ de energia aproveitada.
- C) 120 kg de água líquida e 271.200 kJ de energia aproveitada.
- D) 96 kg de água líquida e 271.200 kJ de energia aproveitada.
- E) 120 kg de água líquida e 216.960 kJ de energia aproveitada.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identifique o que a condensação faz com a massa. O vapor de água é totalmente condensado e não há vazamentos, então toda a massa de vapor vira água líquida: 120 kg de vapor geram 120 kg de água líquida. O rendimento de 80% refere-se à energia aproveitada, não à massa.
- Calcule a energia liberada na condensação. Multiplique a massa pelo calor latente: 120 kg × 2.260 kJ/kg = 271.200 kJ.
- Aplique o rendimento de 80% à energia liberada: 80% de 271.200 kJ = 0,8 × 271.200 = 216.960 kJ. Essa é a energia efetivamente aproveitada.
- Conclusão. A massa de água líquida é 120 kg e a energia aproveitada é 216.960 kJ, o que corresponde à alternativa E. Concordo com o gabarito oficial.
- Por que as outras estão erradas. A tem 54.240 kJ, que é 20% da energia liberada, ou seja, inverte o percentual. B aplica o rendimento à massa, reduzindo-a para 96 kg, o que não faz sentido porque a condensação não perde massa. C ignora o rendimento de 80% e usa a energia total. D erra a massa ao aplicar o rendimento a ela e também ignora o rendimento na energia.
💡 Dica: Na condensação, os 120 kg de vapor viram 120 kg de água; calcule 120 × 2.260 e depois aplique 80%.
Alternativa por alternativa
O aluno acertou a massa de água líquida, mas calculou 20% da energia liberada, invertendo o rendimento de 80% para a parcela não aproveitada.
O aluno aplica o rendimento de 80% à massa (120 × 0,8 = 96 kg), supondo que a condensação perde massa, e depois calcula corretamente a energia aproveitada.
O aluno calcula corretamente a massa e a energia liberada (271.200 kJ), mas esquece de aplicar o rendimento de 80% à energia, ignorando um dado explícito do enunciado.
Por que engana: Aplicar os 80% à massa condensada ou considerar que apenas 96 kg de água líquida são obtidos.
O aluno aplica o rendimento de 80% à massa, obtendo 96 kg, e não o aplica à energia, que fica em 271.200 kJ. Ele confunde quais grandezas o rendimento afeta.
A alternativa conserva a massa durante a mudança de estado e aplica corretamente o rendimento de 80% à energia liberada.
Raio-X da questão
Calor latente de condensação e eficiência de aproveitamento energético.
Calcular a energia a
Multiplicação com porcentagens. · Conservação da massa em transformações físicas.
Mudanças de estado físico e conservação da massa.
Aplicar os 80% à massa condensada ou considerar que apenas 96 kg de água líquida são obtidos.
Sustentabilidade e eficiência energética.
Tomada de decisão responsável no uso de recursos.
Esterilização e reap
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