ENEM 2020 segunda aplicação

Análise da Questão:

A questão apresenta um diagrama com as transições de fase da água: vapor, líquido e gelo. As setas numeradas representam essas transições:

• Etapa 1: Vapor de água → Água líquida (Condensação)
• Etapa 2: Água líquida → Vapor de água (Vaporização)
• Etapa 3: Água líquida → Gelo (Solidificação)
• Etapa 4: Gelo → Água líquida (Fusão)

O enunciado pede para comparar a quantidade de energia absorvida na etapa 2 com a energia envolvida nas outras etapas.

Resolução Passo a Passo:

1. Identificar a Etapa 2: A etapa 2 representa a transição de água líquida para vapor de água. Este processo é chamado de vaporização (ou ebulição/evaporação).
2. Determinar a natureza energética da Etapa 2: Para que a água líquida se transforme em vapor, as moléculas precisam ganhar energia para superar as forças intermoleculares. Portanto, a vaporização é um processo endotérmico, ou seja, absorve energia. A quantidade de energia absorvida é chamada de calor latente de vaporização (\(\Delta H_{vap}\)).
3. Analisar as outras etapas:
   • Etapa 1 (Condensação): Vapor → Líquido. É o processo inverso da vaporização. Neste processo, as moléculas perdem energia para se aproximarem. É um processo exotérmico, ou seja, libera energia. A quantidade de energia liberada é igual em módulo à energia absorvida na vaporização (\(\Delta H_{cond} = -\Delta H_{vap}\)).
   • Etapa 3 (Solidificação): Líquido → Sólido. As moléculas perdem energia para se organizarem em uma estrutura cristalina. É um processo exotérmico, libera energia. A quantidade de energia liberada é chamada de calor latente de solidificação (igual em módulo ao calor latente de fusão, \(\Delta H_{fus}\)).
   • Etapa 4 (Fusão): Sólido → Líquido. As moléculas ganham energia para quebrar a estrutura sólida. É um processo endotérmico, absorve energia. A quantidade de energia absorvida é o calor latente de fusão (\(\Delta H_{fus}\)).
4. Comparar as energias: A questão pede para encontrar qual etapa tem uma quantidade de energia igual à energia absorvida na etapa 2 (\(\Delta H_{vap}\)).
   • A energia liberada na etapa 1 (Condensação) tem o mesmo módulo (mesma quantidade) que a energia absorvida na etapa 2 (Vaporização). Ou seja, \(|\Delta H_{cond}| = |\Delta H_{vap}|\).
   • As energias envolvidas nas etapas 3 (Solidificação) e 4 (Fusão) estão relacionadas ao calor latente de fusão (\(\Delta H_{fus}\)), que, para a água, é significativamente diferente do calor latente de vaporização (\(\Delta H_{vap}\)). (\(\Delta H_{vap} \approx 40.7 \text{ kJ/mol}\) a 100°C, \(\Delta H_{fus} \approx 6.01 \text{ kJ/mol}\) a 0°C).
5. Concluir: A quantidade de energia absorvida na etapa 2 (Vaporização) é igual à quantidade de energia liberada na etapa 1 (Condensação).
6. Verificar as alternativas: A alternativa que corresponde a essa conclusão é a E.