Termologia, Óptica e Ondas - Aula 10 (continuação)

Exercícios de revisão

Revisão/Ex 1:
(Fatec–SP)
Uma porção de certa substância está passando do estado líquido para o estado sólido. Verifica-se que o sólido que se forma flutua sobre a parte ainda líquida. Com essa observação, é correto concluir que:

a) a densidade da substância aumenta com a solidificação
b) a massa da substância aumenta com a solidificação
c) a massa da substância aumenta com a fusão
d) o volume da substância aumenta com a fusão
e) o volume da substância aumenta com a solidificação

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Revisão/Ex 2:
(Unifor–CE)
Acerca das mudanças de fase das substâncias, considere as afirmativas que seguem.
I. Se uma substância aumenta de volume ao sofrer fusão, um aumento de pressão sobre ela deverá diminuir o seu ponto de fusão.
II. Um líquido pode se solidificar, à temperatura constante, apenas por elevação da pressão sobre ele.
III. Uma substância, mantida à temperatura constante e menor que a do ponto tríplice, pode passar do estado sólido ao gasoso apenas por redução da pressão.
Dentre essas afirmativas, somente:

a) I é correta.                    b) II é correta.                     c) III é correta.
d) I e II são corretas.          e) II e III são corretas.

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Revisão/Ex 3:
(VUNESP)
A liofilização é um processo de desidratação de alimentos que, além de evitar que seus nutrientes saiam junto com a água, diminui bastante sua massa e seu volume, facilitando o armazenamento e o transporte. Alimentos liofilizados também têm seus prazos de validade aumentados, sem perder características como aroma e sabor.

O processo de liofilização segue as seguintes etapas:
I. O alimento é resfriado até temperaturas abaixo e 0 °C para que a água contida nele seja solidificada.
II. Em câmaras especiais, sob baixíssima pressão (menores do que 0,006 atm), a temperatura do alimento é elevada, fazendo com que a água sólida seja sublimada.
Dessa forma, a água sai do alimento sem romper suas estruturas moleculares, evitando perdas de proteínas e vitaminas.
O gráfico mostra parte do diagrama de fases da água e cinco processos de mudança de fase, representados pelas setas numeradas de 1 a 5.

A alternativa que melhor representa as etapas do processo de liofilização, na ordem descrita, é:

a) 4 e 1.               b) 2 e 1.               c) 2 e 3.
d) 1 e 3.               e) 5 e 3.

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Revisão/Ex 4:
(UDESC-SC)
Para cada substância simples pode-se fazer um gráfico, denominado diagrama de fase, em que cada ponto corresponde a uma combinação de pressão e temperatura bem definidas. Essa combinação de pressão e temperatura determina a fase da substância. A figura mostra o diagrama de fase da água.

Analisando o diagrama de fase da água, todas as alternativas estão corretas, exceto a:

a) O ponto A é o ponto triplo da água.
b) A água está na fase gasosa no ponto Z.
c) A curva AB é a curva de vaporização.
d) A água está na fase sólida no ponto X.
e) O ponto B é o ponto de ebulição da água nas condições normais de temperatura (0 °C) e pressão (1 atm).

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Revisão/ Ex 5:
(FMABC-SP)
O gráfico representa o diagrama de fases do “gelo seco”. PT e PC representam, respectivamente, ponto triplo e ponto crítico da substância.

Analise este diagrama e assinale a alternativa correta.

a) Acima de 31 ºC, a substância apresenta-se no estado gasoso.
b) É possível liquefazer o gás apenas aumentando a temperatura de - 56,6 ºC para 31 ºC.
c) A substância apresenta-se no estado sólido para valores de pressão acima de uma atmosfera.
d) A substância apresenta-se sempre no estado líquido para a temperatura de 20 ºC.
e) A substância apresenta-se em mudança de estado para a pressão de 5,1 atm e temperatura de -10 ºC.

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z
Desafio:

No esquema da figura é apresentado o diagrama de estado do nitrogênio.

a) que nome se dá a cada uma das curvas A, B e C?
b) Como se denomina o ponto indicado por X na figura e quais são as suas características?
c) Sob pressão de 20 cmHg e à temperatura de -220 °C, em que estado de agregação se encontra o nitrogênio?
d) Se a pressão for de 5 cmHg e a temperatura 20 °C, qual o estado de agregação de nitrogênio?
e) Considere o nitrogênio no estado sólido. Se ele for aquecido sob pressão superior a 10 cmHg, que mudança de estado poderá sofrer? E se for aquecido sob pressão inferior a 10 cmHg?

A resolução será publicada na próxima sexta-feira.

Resolução do desafio anterior 

Uma mistura de gelo e água a 0°C é colocada num tubo de ensaio, ocupando o volume de 30 cm³. O sistema foi aquecido até a total fusão do gelo. O volume do conteúdo passou a 29 cm³, a 0°C. Qual a quantidade de calor que foi absorvida pela mistura gelo e água?

Dados:
Calor latente de fusão do gelo: 80 cal/g
Densidade do gelo a 0°C: 0,9 g/cm³ 
Densidade da água a 0°C: 1 g/cm³

O volume diminuiu pois ocorreu fusão do gelo.

Cálculo da massa de gelo que sofreu fusão.

Seja M a massa de gelo, X seu volume antes da fusão e (X-1) cm³, após a fusão. Temos:

0,9 = M/X (1) e 1 = M/(X-1) (2)

(1)/(2): 

0,9 = (X-1)/X => 0,9X = X-1 => 0,1X = 1 => x = 10 cm³

De (1), vem: M = 9 g

A quantidade de calor recebida pela mistura equivale à quantidade de calor necessária para a fusão de M = 9 g de gelo:

Q = M.L => Q = 9.80 => Q = 720 cal

Resposta: 720 cal