A pressão atmosférica local é 80,0 kPa. Estime a temperatura de ebulição da água nessa pressão, usando ?Hvap =…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Analisar as propriedades dos materiais para avaliar a adequação de seu uso em diferentes aplicações (industriais, cotidianas, arquitetônicas ou tecnológicas) e/ ou propor soluções seguras e sustentáveis considerando seu contexto local e cotidiano.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
A pressão atmosférica local é 80,0 kPa. Estime a temperatura de ebulição da água nessa pressão, usando ?Hvap = 40,65 kJ·mol?¹ e R = 8,314 J·mol?¹·K?¹. Considere T1 = 373,15 K a 101,3 kPa.
- A) T ˜ 366,8 K (˜ 93,7 °C)
- B) T ˜ 375 K, pois a pressão mais alta aumenta a ebulição.
- C) T ˜ 400 K, pois temperaturas elevadas são esperadas na ebulição.
- D) T ˜ 350 K, pois a redução de pressão implica menor temperatura de ebulição.
- E) T ˜ 380 K, considerando uma pressão constante de 100 kPa.
✅ Resposta correta: alternativa A
Resolução passo a passo
- Identifique os dados. P1 = 101,3 kPa com T1 = 373,15 K (ebulição normal da água), P2 = 80,0 kPa (pressão local), ΔHvap = 40650 J·mol^-1 e R = 8,314 J·mol^-1·K^-1. Pede-se T2.
- Use a equação de Clausius-Clapeyron integrada: ln(P2/P1) = -(ΔHvap/R)·(1/T2 - 1/T1).
- Calcule o termo da pressão. P2/P1 = 80,0/101,3 ≈ 0,7897 e ln(0,7897) ≈ -0,2361.
- Calcule ΔHvap/R = 40650/8,314 ≈ 4889 K.
- Isole o inverso da temperatura: 1/T2 - 1/T1 = -ln(P2/P1)/(ΔHvap/R) ≈ 0,2361/4889 ≈ 4,83 × 10^-5 K^-1.
- Calcule 1/T1 = 1/373,15 ≈ 2,6799 × 10^-3 K^-1. Então 1/T2 ≈ 2,6799 × 10^-3 + 0,0483 × 10^-3 ≈ 2,7282 × 10^-3 K^-1.
- Inverta para obter T2 ≈ 366,5 K, ou cerca de 93,4 °C. Essa pressão menor reduz a temperatura de ebulição, o que é coerente com a física.
- Compare com o gabarito. A alternativa A (366,8 K, cerca de 93,7 °C) é a mais próxima do resultado. A diferença de cerca de 0,3 K vem de arredondamentos nos logaritmos e nas constantes, então o gabarito A está correto.
- Por que as outras estão erradas. B: a pressão mais alta eleva a ebulição, mas aqui a pressão é menor. C: 400 K é muito acima da temperatura de ebulição da água a 80 kPa. D: 350 K está abaixo do valor calculado, pois a estimativa de queda é de apenas cerca de 7 K. E: a pressão de 100 kPa não é a do enunciado, e 380 K corresponde a uma pressão maior que 101,3 kPa.
💡 Dica: Utilize a equação de Clausius-Clapeyron para resolver a questão.
Alternativa por alternativa
Usa-se ln(P2/P1)=-?Hvap/R(1/T2-1/T1). Substituindo ln(80/101,3)=-0,2357 e ?Hvap/R˜4892,6 obtém-se T2˜366,8 K (˜93,7 °C).
O aluno acha que pressão mais alta aumenta a ebulição e, por isso, eleva a temperatura para cima de 373 K. Ele ignora que a pressão local de 80 kPa é menor que a padrão.
Por que engana: Confundir a relação entre pressão e temperatura de ebulição, acreditando que maior pressão sempre resulta em maior temperatura de ebulição.
O aluno associa ebulição a temperaturas altas em geral e chuta um valor alto, sem fazer a estimativa. Ele não percebe que a pressão baixa reduz a temperatura de ebulição.
O aluno entende corretamente que pressão menor reduz a temperatura de ebulição, mas exagera a queda, estimando 350 K. Ele não aplica a equação de Clausius-Clapeyron e chuta a magnitude.
O aluno troca a pressão de 80,0 kPa por uma pressão constante de 100 kPa, que não aparece no enunciado. Além disso, o valor 380 K corresponde a uma pressão acima da padrão, em sentido contrário ao dado.
Raio-X da questão
temperatura de ebulição
avaliacao
temperatura de ebulição · pressão atmosférica
Revisar a relação entre pressão e temperatura de ebulição usando a equação de Clausius-Clapeyron.
Confundir a relação entre pressão e temperatura de ebulição, acreditando que maior pressão sempre resulta em maior temperatura de ebulição.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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