Questão 17
UNICAMP 2015
(UNICAMP - 2015)
Água potável pode ser obtida a partir da água do mar basicamente através de três processos. Um desses processos é a osmose reversa; os outros dois envolvem mudanças de fases da água. No processo denominado MSFD, a água do mar é aquecida, vaporizada e em seguida liquefeita. No outro, denominado FM, a água do mar é resfriada, solidificada e em seguida fundida. Nesses dois processos, a água líquida passa para outro estado de agregação e dessa forma se separa dos solutos presentes na água do mar.
a) Considere a afirmação: “Os processos industriais MSFD e FM são análogos a fenômenos naturais ao promoverem a separação e purificação da água; no entanto, nos processos MSFD e FM essa purificação necessita de energia, enquanto nos fenômenos naturais essa energia não é necessária”. Responda inicialmente se concorda totalmente, concorda parcialmente ou discorda totalmente e só depois justifique sua escolha.
b) Suponha que uma mesma quantidade de água dessalinizada fosse obtida por esses dois processos industriais até a primeira mudança de fase, a partir de água do mar a 25 ºC. Em qual dos dois processos, MSFD ou FM, a quantidade de energia envolvida seria maior? Justifique sua resposta.
Dados: H2O(l) → H2O(s); ΔHfus = - 6 kJ mol-1 ; H2O(l) → H2O(g); ΔHvap = 42 kJ mol-1 .
Considerar que os processos MSFD e FM se baseiam nas transições de fases da água pura, em condições padrão, e que o calor específico da água do mar é constante em toda a faixa de temperatura.
Gabarito:
Resolução:
a) Deve-se concordar parcialmente. O primeiro trecho
"Os processos industriais MSFD e FM são análogos a fenômenos naturais ao promoverem a separação e purificação da água [...]"
está correto. Entretanto, o segundo trecho
"nos processos MSFD e FM essa purificação necessita de energia, enquanto nos fenômenos naturais essa energia não é necessária"
está incorreto. Os processos naturais também necessitam de fornecimento de energia.
b) A energia envolvida nos processos é a soma do calor transferido para promover a mudança de temperatura com a respectiva entalpia de fusão ou vaporização:
Considerando a mesma massa de água e que o calor específico é constante em todos os valores de temperatura, as expressões dos cálculos de energia total nos dois processos ficam
Mesmo não sendo possível calcular os valores de energia (pois não se conhece o valor do calor específico), é possível compará-los. Conclui-se então que EMSFD > EFM.