Vapor a 1 atm e
entra em um radiador de calor e sai na forma de água a
. O calor de vaporização da água é
. Da energia total liberada na forma de calor, que porcentagem se deve ao resfriamento da água?
A) 100
B)
C)
D)
E)
A) 100
B)
C)
D)
E)
Passo 1
O enunciado nos dá as seguintes informações:
- Vapor entra no radiador a
e . - Sai como água líquida a
e . - Calor de vaporização (entalpia de vaporização) da água:
.
A pergunta é: da energia total liberada como calor durante o processo, que porcentagem corresponde ao resfriamento da água líquida (isto é, ao resfriamento depara )?
Passo 2
Vamos identificar as duas contribuições de calor liberado quando o vapor se transforma em água a
:
- Calor liberado pela condensação (troca de fase vapor → líquido) — chama-se calor latente. Se
é a massa e o calor de vaporização, então:
Aqui
é dado em
, e
fica em
.
- Calor liberado pelo resfriamento do líquido de
para — chama-se calor sensível. Usa-se a fórmula:
onde
é o calor específico da água (
) e
é a variação de temperatura (
). Vou explicar:
mede a energia necessária para mudar a temperatura da massa
; para água líquida usamos
em unidades dadas, o que simplifica muito as contas.
Passo 3
Para simplificar (e porque a porcentagem independe da massa), escolhemos
. Isso significa que calculamos as energias por grama — é uma estratégia padrão e salva tempo na prova.
Calculemos cada contribuição:
Calculemos cada contribuição:
- Calor da condensação:
- Calor do resfriamento de
para :
Passo 4
Agora somamos para obter a energia total liberada por grama:
A porcentagem do total que corresponde ao resfriamento é dada por
Passo 5
Substituindo os valores:
Multiplicando por
para obter a porcentagem:
Isto significa que apenas uma pequena fração da energia liberada vem do resfriamento do líquido; a maior parte é liberada na mudança de fase (condensação).
Passo 6
Comparando com as alternativas dadas, o valor corresponde à alternativa E.
Resposta
E)