Questão 17 (Química) do ITA 2010

Question

Uma lâmpada incandescente comum consiste de um bulbo de vidro preenchido com um gás e de um filamento metálico que se aquece e emite luz quando percorrido por corrente elétrica.

Assinale a opção com a afirmação ERRADA a respeito de características que o filamento metálico deve apresentar para o funcionamento adequado da lâmpada.

A
O filamento deve ser feito com um metal de elevado ponto de fusão.
B
O filamento deve ser feito com um metal de elevada pressão de vapor.
C
O filamento deve apresentar resistência à passagem de corrente elétrica.
D
O filamento deve ser feito com um metal que não reaja com o gás contido no bulbo.
E
O filamento deve ser feito com um metal dúctil para permitir a produção de fios finos.

Answer 1

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Questão 17 (Química) do ITA 2010

Química · Química: Ligações iônica e metálica

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro = 6{,}02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\ \text{C}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{A}\ \text{s}\ \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\ \text{J}\ \text{V}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\ \text{L} (CNTP)
Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\ \text{C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\ \text{atm}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 8{,}31\ \text{J}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 62{,}4\ \text{mmHg}\ \text{L}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1} = 1{,}98\ \text{cal}\ \text{K}^{-1}\ \text{mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\ \text{m}\ \text{s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão de 1\ \text{atm} = 760\ \text{mmHg} = 101\ 325\ \text{N}\ \text{m}^{-2} = 760\ \text{Torr}
1\text{J} = 1\ \text{N}\ \text{m} = 1\ \text{kg}\ \text{m}^2\ \text{s}^{-2}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 760\ \text{mmHg}
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\ \text{atm}.
Condições-padrão: 25\ ^\circ\text{C}, 1\ \text{atm}, concentração das soluções: 1\ \text{mol}\ \text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies), sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = sólido. (\ \ell\ ) = líquido. (g) = gás. (aq) = aquoso. (CM) = circuito metálico. (conc) = concentrado.
(ua) = unidades arbitrárias. [A] = concentração da espécie química A em \text{mol}\ \text{L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1})	Elemento Químico	Número Atômico	Massa Molar (\text{g}\ \text{mol}^{-1})
H	1	1,01	Cr	24	52,00
B	5	10,81	Fe	26	55,85
C	6	12,01	Ni	28	58,69
N	7	14,01	Cu	29	63,55
O	8	16,00	Zn	30	65,40
Na	11	22,99	Sr	38	87,62
P	15	30,97	Ag	47	107,87
S	16	32,07	I	53	126,90
Cl	17	35,45	W	74	183,84
Ar	18	39,95	Pt	78	195,08
K	19	39,10	Au	79	196,97
Ca	20	40,08	Pb	82	207,2

Uma lâmpada incandescente comum consiste de um bulbo de vidro preenchido com um gás e de um filamento metálico que se aquece e emite luz quando percorrido por corrente elétrica.

Assinale a opção com a afirmação ERRADA a respeito de características que o filamento metálico deve apresentar para o funcionamento adequado da lâmpada.

A
O filamento deve ser feito com um metal de elevado ponto de fusão.
B
O filamento deve ser feito com um metal de elevada pressão de vapor.
C
O filamento deve apresentar resistência à passagem de corrente elétrica.
D
O filamento deve ser feito com um metal que não reaja com o gás contido no bulbo.
E
O filamento deve ser feito com um metal dúctil para permitir a produção de fios finos.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Na lâmpada incandescente, o filamento chega a cerca de 2500–3000 °C. Ele brilha porque a corrente elétrica o aquece por efeito Joule. Cada afirmação deve ser conferida com essa ideia.

(A) Correta. Em temperaturas tão altas, o metal não pode fundir. Por isso se usa o tungstênio (W), de ponto de fusão em torno de 3400 °C.
(B) Aqui está o erro. Pressão de vapor elevada significa que o metal evapora (sublima) com facilidade. O filamento perderia massa, ficaria mais fino, e o metal evaporado se depositaria no vidro, escurecendo o bulbo, até o filamento se romper. O ideal é uma pressão de vapor baixa.
(C) Correta. O aquecimento é o efeito Joule, P = R\,i^2. Sem resistência, a corrente não dissiparia energia nem aqueceria o filamento.
(D) Correta. O metal quente reagiria com o oxigênio, por exemplo, e se oxidaria. Por isso o bulbo contém gás inerte, como argônio, ou vácuo, e o metal não deve reagir com esse gás.
(E) Correta. Um fio fino tem maior resistência, e o filamento é um fio muito fino e enrolado. Para fabricá-lo, o metal precisa ser dúctil.

A afirmação ERRADA é a (B).

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

AEstá correta: o filamento opera em temperatura altíssima e não pode fundir, daí o uso do tungstênio.
CEstá correta: a resistência é o que converte energia elétrica em calor e luz (efeito Joule).
DEstá correta: o metal quente reagiria com gases reativos, por isso se usa gás inerte ou vácuo.
EEstá correta: o filamento é um fio muito fino, o que exige um metal dúctil.

Assunto: Ligações iônica e metálica.

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Questão 17 no caderno Química do ITA 2010

Fonte: ITA 2010 · Química. Prova oficial ↗