"Gelo de fogo" escondido em permafrost é fonte de energia do futuro? Conhecido como "gelo que arde", o hidrato…

Questão

"Gelo de fogo" escondido em permafrost é fonte de energia do futuro? Conhecido como "gelo que arde", o hidrato de metano consiste em cristais de gelo com gás preso em seu interior. Eles são formados a partir de uma combinação de temperaturas baixas e pressão elevada e são encontrados no limite das plataformas continentais, onde o leito marinho entra em súbito declive até chegar ao fundo do oceano. Acredita-se que as reservas dessa substância sejam gigantescas. A estimativa é de que haja mais energia armazenada em hidrato de metano do que na soma de todo petróleo, gás e carvão do mundo. Ao reduzir a pressão ou elevar a temperatura, a substância simplesmente se quebra em água e metano – muito metano. Um metro cúbico do composto libera cerca de 160 metros cúbicos de gás a pressão e temperatura ambiente, o que o torna uma fonte de energia altamente intensiva. Disponível em: http://www.bbc.co.uk/portuguese/noticias/2014/04/140421_energia_metano_ms.shtml. Acessado em 21/04/2014. Texto adaptado. Dado: R = 8,2 x 10^-5 m³ atm K^-1 mol^-1 Para armazenar todo o gás do interior de 1 m³ de “gelo de fogo” num cilindro de 1 m³ e a temperatura de 0°C, é necessária uma pressão (em atm) de (UFPR 2015)

1. A) 160.
2. B) 146.
3. C) 96.
4. D) 48.

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

1. O enunciado informa que o gás, a pressão e temperatura ambiente, ocupa 160 m³ de volume. Considero a condição ambiente como 1 atm e 25 °C (298 K), que é a convenção usual para 'ambiente'. Passo 2: O mesmo gás (mesma quantidade de mols, n) deve ser comprimido em 1 m³ a 0 °C (273 K). Como n é constante, usa-se a relação P1·V1/T1 = P2·V2/T2. Passo 3: Substituindo: P2 = (1 atm × 160 m³ × 273 K) / (298 K × 1 m³) ≈ 146,6 atm, ou seja, aproximadamente 146 atm. Passo 4: O valor de R não é necessário para a resposta, pois se cancela na razão entre os dois estados; ele serve apenas para conferir o número de mols: n = PV/RT = 160/(8,2 x 10^-5 × 298) ≈ 6,5 x 10^3 mol, e depois P = nRT/V = 6,5 x 10^3 × 8,2 x 10^-5 × 273 ≈ 146 atm, confirmando o resultado. Passo 5: Por que as outras estão erradas: A (160) corresponde apenas à pressão inicial, sem considerar a queda de temperatura de 298 K para 273 K. C (96) e D (48) não resultam de nenhuma relação física correta entre os dados, pois a pressão final deve ser menor que 160 atm apenas pelo fator de temperatura, e não por fatores arbitrários. Dúvida registrada: o enunciado não define a temperatura ambiente; a resposta B pressupõe 25 °C, que é o valor que leva ao gabarito.

💡 Dica: Use a equação dos gases ideais para calcular a pressão necessária.

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Raio-X da questão

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