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: Termodinâmica, Calor Latente, Calor Sensível.
- Química: Processos de Mudança de Estado Físico.
Nível da Questão: Médio
Gabarito: D
1º Passo: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Comando da Questão: “No processo de concentração do produto, é utilizada energia proveniente…”
Objetivo: Identificar qual tipo de energia é utilizada no processo de concentração do doce de leite no tacho.
Dica Geral: Avalie o papel do vapor de água e da transferência de calor que ocorre durante a mudança de estado físico do vapor para o líquido.
2º Passo: Análise das Frases-Chave do Texto
- “Vapor de água a 120 °C e uma saída para água líquida em equilíbrio com o vapor a 100 °C”
- “Vapor de água transforma-se em líquido, liberando energia”
- “Parede transfere essa energia para o interior do tacho”
Esses trechos indicam que ocorre uma liberação de calor do vapor de água para o líquido, e esse calor é transferido ao produto no tacho.
3º Passo: Explicação dos Conceitos Importantes
- Calor Latente de Condensação: É o calor liberado por uma substância durante a mudança do estado gasoso para o estado líquido, sem que haja variação de temperatura.
- Calor Sensível: É o calor envolvido para aumentar ou diminuir a temperatura de uma substância sem mudança de fase.
- Concentração do Produto: A concentração do doce de leite ocorre por evaporação da água, que é favorecida pela energia transferida do vapor para o produto.
4º Passo: Resolução e Análise das Alternativas
Identificação do Tipo de Calor Utilizado
- O vapor de água, ao passar pela parede oca do tacho, condensa, transformando-se em água líquida. Nesse processo, ele libera calor latente de condensação. Esse calor é então transferido através da parede do tacho para o doce de leite, promovendo a evaporação da água do produto.
- Além do calor latente de condensação, existe também a contribuição do calor sensível, pois há uma variação de temperatura durante o processo de aquecimento do produto dentro do tacho.
Análise das Alternativas
A) Somente do calor latente de vaporização.
Conclusão: Alternativa incorreta. O calor latente de vaporização não está presente diretamente no processo descrito, pois o vapor está liberando calor e se condensando, e não vaporizando.
B) Somente do calor latente de condensação.
Conclusão: Alternativa incorreta. Embora o calor latente de condensação seja liberado, também existe transferência de calor sensível para o produto.
C) Do calor sensível e do calor latente de vaporização.
Conclusão: Alternativa incorreta. Não há calor latente de vaporização envolvido diretamente, pois a mudança de fase descrita é de condensação.
D) Do calor sensível e do calor latente de condensação.
Conclusão: Alternativa correta. O processo utiliza tanto o calor sensível quanto o calor latente de condensação para transferir a energia necessária ao produto.
E) Do calor latente de condensação e do calor latente de vaporização.
Conclusão: Alternativa incorreta. Apenas o calor latente de condensação está diretamente envolvido no processo descrito.
5º Passo: Conclusão e Justificativa
Conclusão: A alternativa correta é a D), pois o processo de concentração do doce de leite envolve tanto o calor sensível quanto o calor latente de condensação, garantindo a transferência de energia necessária para a evaporação da água do produto.
Resumo Final
No processo de concentração do produto, o calor liberado pelo vapor de água (calor latente de condensação) é transferido para o interior do tacho juntamente com o calor sensível, resultando na evaporação da
água do doce de leite. A alternativa correta é a D.
