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Questão 82 (CFS 2) da EEAR 2024

CFS 2 · Física: Calorimetria: calor sensível e trocas de calor

– A figura a seguir representa um diagrama de fases de uma amostra de uma substância pura. As linhas tracejadas no gráfico representam quatro diferentes transformações isobáricas (A, B, C e D) que essa amostra sofreu.

Assinale a alternativa que indica corretamente a transformação em que essa amostra, durante a fase em que se encontra líquida, absorveu maior quantidade de calor.

Diagrama de fases em função de P (Pa) e T (°C), com curvas de equilíbrio e quatro linhas tracejadas horizontais representando as transformações isobáricas A, B, C e D

  1. A
    A
  2. B
    B
  3. C
    C
  4. D
    D
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Resolução comentada

Em um diagrama de fases, cada linha horizontal é uma transformação à pressão constante. A amostra está líquida no trecho da linha entre a curva de fusão (a reta inclinada para a esquerda, que sai do ponto triplo) e a curva de vaporização (a curva que sobe para a direita).

Como o calor sensível no líquido é Q = mc\Delta T, com m e c fixos, a maior quantidade de calor absorvida na fase líquida corresponde ao maior intervalo de temperatura \Delta T em que a amostra permanece líquida, isto é, ao maior trecho da linha dentro da região do líquido.

Observando a figura:

  1. Linha D: fica abaixo do ponto triplo, então a amostra vai de sólido direto a vapor (sublimação) e nunca é líquida. Calor absorvido no líquido: zero.
  2. Linha C: acima do ponto triplo, mas muito perto dele. A região do líquido é estreita, e o trecho é curto.
  3. Linha B: o trecho líquido é maior que o de C, pois a curva de fusão está mais à esquerda e a de vaporização mais à direita.
  4. Linha A: é a mais alta, onde o trecho entre a fusão e a vaporização é o mais largo. A curva de vaporização sobe e se afasta da curva de fusão conforme a pressão aumenta.

Logo, a transformação A tem o maior \Delta T na fase líquida e, portanto, absorve a maior quantidade de calor nessa fase.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BO trecho líquido de B é menor que o de A, pois a região do líquido é mais estreita nessa pressão.
  • CEstá próxima do ponto triplo, onde a faixa de temperatura do líquido é pequena.
  • DFica abaixo da pressão do ponto triplo: ocorre sublimação e a amostra não passa pela fase líquida.

Assuntos: Calorimetria: calor sensível e trocas de calor, Mudanças de estado físico e calor latente.

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Fonte: EEAR 2024 · CFS 2. Prova oficial ↗