Usando a equação de Clausius–Clapeyron, estime a temperatura de ebulição da água a P2 = 85,0 kPa. Considere…
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
Usando a equação de Clausius–Clapeyron, estime a temperatura de ebulição da água a P2 = 85,0 kPa. Considere ?Hvap = 40,65 kJ·mol-1, R = 8,314 J·mol-1·K-1, P1 = 101,3 kPa em T1 = 373,15 K.
- A) Tb ˜ 350 K (˜77 °C).
- B) Tb ˜ 373 K (˜100 °C).
- C) Tb ˜ 400 K (˜127 °C).
- D) Tb ˜ 368 K (˜95,4 °C).
- E) Tb ˜ 300 K (˜27 °C).
✅ Resposta correta: alternativa D
Resolução passo a passo
- Use a forma integrada de Clausius-Clapeyron: ln(P2/P1) = -(ΔHvap/R) * (1/T2 - 1/T1). Passo 2: Calcule o lado esquerdo: P2/P1 = 85,0/101,3 = 0,8391, e ln(0,8391) = -0,1754. Passo 3: Calcule ΔHvap/R = 40650 J·mol-1 / 8,314 J·mol-1·K-1 = 4889,1 K. Passo 4: Isole o termo de temperatura: 1/T2 - 1/T1 = -ln(P2/P1)/(ΔHvap/R) = 0,1754/4889,1 = 3,588 x 10^-5 K-1. Passo 5: Calcule 1/T1 = 1/373,15 = 2,6799 x 10^-3 K-1, então 1/T2 = 2,6799 x 10^-3 + 0,0359 x 10^-3 = 2,7158 x 10^-3 K-1. Passo 6: Invertendo, T2 = 368,2 K, ou seja, cerca de 95 °C. Passo 7: A alternativa D (368 K, 95,4 °C) é a que mais se aproxima do resultado; a diferença de cerca de 0,2 K vem apenas de arredondamentos e da conversão para Celsius. Passo 8: Por que as outras estão erradas: A (350 K) é muito baixa para uma redução de pressão tão pequena; B (373 K) ignora a variação de pressão e mantém o ponto de ebulição normal; C (400 K) indica uma elevação da temperatura, o que contraria a queda de pressão; E (300 K) exagera a redução de temperatura, sem respaldo no cálculo. Conclusão: o gabarito oficial D está correto.
💡 Dica: Aplique a equação de Clausius–Clapeyron para encontrar a temperatura.
Alternativa por alternativa
O aluno provavelmente calculou mal a diferença de inversos ou inverteu a ordem das temperaturas, obtendo uma queda grande demais do ponto de ebulição para uma redução de pressão pequena.
O aluno supôs que a temperatura de ebulição permanece igual a 373 K, como se a pressão fosse sempre 1 atm, e não usou a equação para considerar a queda de pressão de 101,3 para 85,0 kPa.
Por que engana: Confundir a relação entre pressão e temperatura, escolhendo uma temperatura que não considera a diminuição da pressão.
O aluno inverteu o sinal da equação ou a razão de pressões, fazendo a temperatura subir com a diminuição da pressão, o que contraria a relação física entre pressão de vapor e ebulição.
Aplicando ln(P2/P1)=-?Hvap/R (1/T2-1/T1) e isolando T2, obtém-se T2 ˜ 368,5 K ˜95,4 °C com ?Hvap=40650 J·mol-1.
O aluno errou no cálculo do termo 1/T2 ou no sinal do logaritmo, o que gerou uma queda excessiva da temperatura de ebulição, muito além do que a pequena redução de pressão justifica.
Raio-X da questão
temperatura de ebulição
avaliacao
equação de Clausius–Clapeyron · temperatura de ebulição
Revisar a equação de Clausius–Clapeyron e suas aplicações.
Confundir a relação entre pressão e temperatura, escolhendo uma temperatura que não considera a diminuição da pressão.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Usando a equação de Clausius–Clapeyron, estime a temperatura de ebulição da água quando a pressão externa é 0,80 atm…
- Usando a forma integrada de Clausius–Clapeyron ln(P2/P1) = -?H_vap/R (1/T2 - 1/T1), estime a temperatura de ebulição da…
- A pressão atmosférica local é 80,0 kPa. Estime a temperatura de ebulição da água nessa pressão, usando ?Hvap = 40,65…
- Em uma panela de pressão onde a pressão do vapor alcança 2,00 atm, estime a nova temperatura de ebulição da água usando…
- Usando a equação de Clausius–Clapeyron, determine o ponto de ebulição da água (°C) quando a pressão ambiente é 0,80 atm…
- Usando a equação de Clausius–Clapeyron, estime a pressão de vapor do H2O a 350,0 K. Dados: P1 = 101,3 kPa a T1 = 373,0…
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog