OBF 2023 (1ª fase, Nível I) — questão 19 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: quanto calor é preciso para transformar 2,0 g de água fervente em vapor.

Passo 1 — a fórmula. A água já está na temperatura de ebulição, então todo o calor vai para a mudança de estado (a temperatura não muda). O calor latente diz quanto calor cada quilograma precisa:

$$Q = m\,L$$

Passo 2 — a massa em quilogramas, porque o calor latente está em J/kg:

$$m = 2{,}0\ \text{g} = 0{,}0020\ \text{kg}$$

Passo 3 — a conta:

$$Q = 0{,}0020 \cdot 2{,}26 \times 10^{6}$$

$$Q = 4520\ \text{J} \approx 4500\ \text{J}$$

Conferindo com as constantes da prova: o calor latente de vaporização dado lá é 540 cal/g. Para 2,0 g: $2{,}0 \cdot 540 = 1080$ cal, e $1080 \cdot 4{,}2 \approx 4536$ J. Mesmo resultado, cerca de 4500 J.

⚠️ A armadilha: esquecer de converter gramas para quilogramas. Com $m = 2{,}0$ na fórmula, o resultado sairia mil vezes maior (cerca de 4,5 milhões de joules), longe de qualquer alternativa. Vale fazer a estimativa: vaporizar água gasta muita energia, cerca de 2 260 J para cada grama.

A ideia em uma frase: na mudança de estado, $Q = mL$, com a massa na mesma unidade do calor latente.

Resposta: alternativa E (cerca de 4500 J).