Questão 2 Fuvest 2020 - 1ª fase - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 2

Mudança de Estados Físicos na Calorimetria Potência Térmica

Equipamentos domésticos chamados de vaporizadores para roupa utilizam o vapor de água gerado por um sistema de resistências elétricas a partir de água líquida. Um equipamento com potência nominal de 1.600 W foi utilizado para passar roupas por 20 minutos, consumindo 540 mL de água. Em relação ao gasto total de energia do equipamento, o gasto de energia utilizado apenas para vaporizar a água, após ela já ter atingido a temperatura de ebulição, equivale a, aproximadamente,

Note e adote:

Entalpia de vaporização da água a 100 °C = 40 kJ/mol;

Massa molar da água = 18 g/mol;

Densidade da água = 1 g/mL.

a)	0,04%.
b)	0,062%.
c)	4,6%.
d)	40%.
e)	62%.

Resolução

Sendo a potência do aparelho igual a 1,6 kW (1600 W) e o tempo total de utilização igual a 1200 segundos (20 minutos), o gasto total de energia do vaporizador é dado por:

$\begin{array}{rcl} Δ E & = & P_{O T} \cdot Δ t \\ Δ E & = & 1, 6 k W \cdot 1200 s \end{array}$

$Δ E = 1920 k J$

O gasto de energia utilzado apenas na vaporização da água pode ser obtido por:

$\begin{array}{rcl} Q & = & n \cdot Δ H_{V A P} \\ Q & = & \frac{540 g}{18 g / m o l} \cdot 40 k J / m o l \end{array}$

$Q = 1200 k J$

Comparando os dois resultados, temos:

$\frac{Q}{Δ E} = \frac{1200}{1920} = 0, 625$

$Q ≅ 62 % \cdot Δ E$