Explique, com equações e cálculos, como a redução da pressão atmosférica altera o ponto de ebulição da água…

Questão

Explique, com equações e cálculos, como a redução da pressão atmosférica altera o ponto de ebulição da água. Considere P1 = 101,3 kPa (T1 = 373,15 K) e P2 = 65,0 kPa; use Clausius–Clapeyron com ?Hvap = 40,65 kJ·mol-1 e R = 8,314 J·mol-1·K-1. Discuta impactos no tempo e na energia de cozimento e proponha uma adaptação sustentável.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Usa-se ln(P2/P1)=-?Hvap/R (1/T2-1/T1). ln(65/101,3)=-0,444. Com ?Hvap=40650 J·mol-1 e R=8,314 J·mol-1·K-1: (R/?Hvap)·(-ln)=9,09×10-5 K-1. 1/T2=1/T1+9,09×10-5 ? T2˜361,0 K ˜88,0 °C. Redução do ponto de ebulição significa menor temperatura máxima em fervura, aumento do tempo de cozimento e consumo maior de energia por receita; variação do ponto de fusão da água é desprezível (?T ˜ 0,0003 °C para ?P ˜ -0,036 MPa). Adaptações sustentáveis: usar panela de pressão para elevar P e T de ebulição (reduz tempo e consumo), otimizar isolamento de panelas, pré-hidratar alimentos, planejar lotes para reduzir ciclos de aquecimento e priorizar fogões eficientes ou energia renovável.

Explicação

Passos: 1) Aplicar Clausius–Clapeyron ln(P2/P1)=-?Hvap/R (1/T2-1/T1). 2) Calcular ln(P2/P1). 3) Calcular (R/?Hvap)·(-ln) e somar a 1/T1. 4) Inverter para obter T2 e converter a °C. 5) Avaliar efeito em tempo/energia de cozimento e propor medidas (panela de pressão, isolamento, planejamento) para reduzir consumo.

Raio-X da questão

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