Em uma indústria alimentícia, para produção de doce de leite, utiliza-se um tacho de parede oca com uma entrada para vapor de água a 120 °C e uma saída para água líquida em equilíbrio com o vapor a 100 °C. Ao passar pela parte oca do tacho, o vapor de água transforma-se em líquido, liberando energia. A parede transfere essa energia para o interior do tacho, resultando na evaporação de água e consequente concentração do produto.
No processo de concentração do produto, é utilizada energia proveniente
a) somente do calor latente de vaporização.
b) somente do calor latente de condensação.
c) do calor sensível e do calor latente de vaporização.
d) do calor sensível e do calor latente de condensação.
e) do calor latente de condensação e do calor latente de vaporização.
✍ Resolução Em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Física (Calorimetria: Calor Sensível e Calor Latente).
- Termodinâmica (Mudanças de Fase).
Tema/Objetivo Geral:
Identificar os tipos de calor envolvidos em um processo de resfriamento e mudança de estado físico. O aluno deve distinguir entre a energia liberada pela variação de temperatura (Calor Sensível) e a energia liberada pela mudança de fase (Calor Latente).
Nível da Questão:
Médio.
Justificativa: O conceito é básico, mas exige atenção aos detalhes numéricos do enunciado (120°C para 100°C) para não esquecer o Calor Sensível. Muitos alunos focam apenas na condensação e esquecem o resfriamento inicial.
Gabarito:
Letra D – do calor sensível e do calor latente de condensação.
Resumo: O vapor entra “superaquecido” a 120°C. Primeiro, ele esfria até 100°C (Calor Sensível). Depois, ele vira água líquida a 100°C (Calor Latente de Condensação). Ambos os processos liberam energia que cozinha o doce.
Resolução Passo a Passo
1️⃣ PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)
A Missão:
O texto descreve o funcionamento de um tacho.
- Entrada: Vapor a 120°C.
- Saída: Água líquida a 100°C.
A pergunta é: Quais tipos de energia (calor) foram liberados pelo vapor durante essa transformação para aquecer o doce?
A Analogia Central (O Voo e o Pouso):
Imagine um avião (Vapor) voando alto a 120 metros (Temperatura). Ele precisa pousar e virar um carro (Líquido) no chão (nível 100).
- Primeiro, ele desce de 120m para 100m. (Mudança de altura = Mudança de Temperatura).
- Ao chegar em 100m, ele pousa e se transforma. (Mudança de veículo = Mudança de Estado).
A questão quer o nome técnico dessas duas etapas da viagem.
Nosso Plano de Ataque:
- Mapear o trajeto da temperatura (120°C
→→100°C). - Mapear a mudança de estado (Vapor
→→Líquido). - Nomear os calores envolvidos em cada etapa.
2️⃣ PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)
Vamos usar o Dicionário de Calorimetria para classificar a energia:
| Tipo de Calor | Quando acontece? | Fórmula | Ocorre no texto? |
| Calor Sensível | Quando a temperatura muda (ΔTΔT), mas o estado físico continua o mesmo. | Q=m⋅c⋅ΔTQ=m⋅c⋅ΔT | SIM (120°C →→ 100°C). |
| Calor Latente | Quando o estado físico muda (Sólido ↔↔ Líquido ↔↔ Gasoso), mas a temperatura é constante. | Q=m⋅LQ=m⋅L | SIM (Vapor →→ Líquido). |
Atenção aos Nomes das Mudanças:
- Líquido
→→Vapor = Vaporização (Absorve calor). - Vapor
→→Líquido = Condensação (Libera calor).
3️⃣ PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)
Vamos seguir o caminho do vapor dentro da parede oca do tacho.
Etapa 1: O Resfriamento
O vapor entra a 120°C. A água só condensa (vira líquido) a 100°C (sob pressão normal, assumida pelo equilíbrio citado).
Então, antes de virar água, o vapor precisa esfriar de 120°C para 100°C.
Houve variação de temperatura (ΔT).
Logo, houve liberação de Calor Sensível.
Etapa 2: A Transformação
Agora o vapor está a 100°C. Ele começa a virar água líquida a 100°C.
Houve mudança de estado físico (Gás para Líquido).
Logo, houve liberação de Calor Latente.
Qual o nome dessa mudança? De gás para líquido é Condensação.
Conclusão:
O doce de leite recebeu energia de duas fontes: do resfriamento do gás (sensível) e da transformação do gás em líquido (latente de condensação).
🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
CUIDADO com a Vaporização!
O texto diz que a água do doce de leite sofre evaporação. Mas a pergunta é sobre a energia proveniente do sistema de aquecimento (o vapor na parede oca).
- O doce recebe calor e vaporiza.
- O vapor da parede perde calor e condensa.
A energia utilizada vem do Vapor da Parede. Logo, é energia de Condensação, não de Vaporização. Não confunda quem esquenta com quem é esquentado!
A Bússola (O Perfil do Culpado):
- Síntese do raciocínio: O processo tem duas fases: abaixar a temperatura (Sensível) e mudar de estado físico (Latente de Condensação).
- Expectativa: “Calor sensível” + “Calor latente de condensação”.
4️⃣ PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)
a) somente do calor latente de vaporização.
- Diagnóstico do Erro: Confusão de Processo.
- Análise: “Vaporização” é transformar líquido em gás. O vapor da parede faz o contrário (vira líquido). Além disso, ignora o resfriamento de 120°C para 100°C.
- Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.
b) somente do calor latente de condensação.
- Diagnóstico do Erro: Incompletude.
- Análise: O aluno percebeu a mudança de estado (Vapor
→→Líquido), mas esqueceu que o vapor entrou “superaquecido” a 120°C. A energia liberada para baixar de 120°C para 100°C é calor sensível e também conta. - Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.
c) do calor sensível e do calor latente de vaporização.
- Diagnóstico do Erro: Troca de Nome.
- Análise: Acertou o “Sensível”, mas errou o nome da mudança de estado. O vapor da parede não vaporiza (ele já é vapor!), ele condensa.
- Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.
d) do calor sensível e do calor latente de condensação.
- Análise: Perfeito.
- Calor Sensível: Corresponde ao resfriamento do vapor de 120°C até 100°C.
- Calor Latente de Condensação: Corresponde à passagem de vapor a 100°C para líquido a 100°C.
- Ambos liberam energia para o tacho.
- Conclusão: 🟢 Alternativa correta.
e) do calor latente de condensação e do calor latente de vaporização.
- Diagnóstico do Erro: Salada Mista.
- Análise: Mistura dois processos opostos. A substância não pode condensar e vaporizar ao mesmo tempo no mesmo lugar liberando energia. E faltou o calor sensível da variação de temperatura.
- Conclusão: 🔴 Alternativa incorreta.
5️⃣ PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)
O vapor queima muito mais que a água fervendo porque ele carrega uma “energia extra” escondida (o calor latente) que ele libera na sua pele ao condensar.
Resumo-flash: ⚡
“De 120 pra 100, é Sensível. De Vapor pra Água, é Latente (Condensação).”
🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro):
Esse processo é idêntico ao que acontece nas Usinas Nucleares e Termelétricas. O vapor gira a turbina e depois precisa ser resfriado (condensado) para voltar a ser água e reiniciar o ciclo. A eficiência dessas máquinas depende de controlar bem essas trocas de calor sensível e latente.
