PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 16 (Química) do ITA 2014
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} \cdot \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ A} \cdot \text{s} \cdot \text{mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ J} \cdot \text{V}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\text{ L}\quad (\text{CNTP})
Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\text{ atm} \cdot \text{L} \cdot \text{K}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1} = 8{,}31\text{ J} \cdot \text{K}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1} = 1{,}98\text{ cal} \cdot \text{K}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1} =
\quad 62{,}4\text{ mmHg} \cdot \text{L} \cdot \text{K}^{-1} \cdot \text{mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\text{ m} \cdot \text{s}^{-2}
DEFINIÇÕES
Pressão de 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 101\,325\text{ N} \cdot \text{m}^{-2} = 760\text{ Torr}
1\text{ J} = 1\text{ N} \cdot \text{m} = 1\text{ kg} \cdot \text{m}^2 \cdot \text{s}^{-2} ; 1\text{ pm} = 1 \times 10^{-12}\text{ m} ; 1\text{ eV} = 1{,}602 \times 10^{-19}\text{ J}
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} e 1\text{ atm} ; concentração das soluções = 1\text{ mol} \cdot \text{L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies); sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) = \text{sólido}. (\ell) = \text{líquido}. (g) = \text{gás}. (aq) = \text{aquoso}. (CM) = \text{circuito metálico}. (conc) = \text{concentrado}.
(ua) = \text{unidades arbitrárias}. [A] = \text{concentração da espécie química } A\text{ em }\text{mol} \cdot \text{L}^{-1}.
MASSAS MOLARES
| Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g} \cdot \text{mol}^{-1}) | Elemento Químico | Número Atômico | Massa Molar (\text{g} \cdot \text{mol}^{-1}) |
|---|---|---|---|---|---|
| H | 1 | 1,01 | Ti | 22 | 47,87 |
| B | 5 | 10,81 | Cr | 24 | 52,00 |
| C | 6 | 12,01 | Ni | 28 | 58,69 |
| N | 7 | 14,01 | Cu | 29 | 63,55 |
| O | 8 | 16,00 | Zn | 30 | 65,38 |
| F | 9 | 19,00 | As | 33 | 74,92 |
| Na | 11 | 22,99 | Se | 34 | 78,96 |
| Mg | 12 | 24,31 | Ag | 47 | 107,90 |
| Al | 13 | 26,98 | Sn | 50 | 118,70 |
| P | 15 | 30,97 | Te | 52 | 127,60 |
| S | 16 | 32,07 | I | 53 | 126,90 |
| \text{C}\ell | 17 | 35,45 | Xe | 54 | 131,30 |
| Ar | 18 | 39,95 | Au | 79 | 197,00 |
| K | 19 | 39,10 | U | 92 | 238,00 |
Joseph Black (1728-1799), médico, químico e físico escocês, conceituou o calor específico. Esta conceituação teve importantes aplicações práticas, dentre elas a máquina a vapor, desenvolvida pelo engenheiro escocês James Watt (1736-1819). Que componente do motor a vapor desenvolvido por Watt revolucionou seu uso e aplicação?
- ABoiler ou fervedor
- BBomba de recalque
- CCaldeira
- DCondensador
- ETurbina a vapor
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Resolução comentada
A questão pede o componente que Watt acrescentou ao motor a vapor e que o tornou muito mais eficiente.
O motor anterior, de Newcomen, tinha um problema: o mesmo cilindro era aquecido pelo vapor e depois resfriado com água fria para condensá-lo. Isso fazia o cilindro perder calor a cada ciclo, e boa parte do combustível era gasta só para reaquecê-lo.
Watt estudou o calor latente e o calor específico, conceitos que vieram de Black, e percebeu esse desperdício. Sua solução foi uma câmara separada, ligada ao cilindro, onde o vapor é condensado: o condensador separado.
Com isso, o cilindro ficava sempre quente e o condensador sempre frio. A economia de combustível foi grande, e o motor ficou viável para minas, fábricas e, depois, transportes.
Os outros itens não explicam a revolução:
- A caldeira (ou boiler) já existia nas máquinas anteriores.
- A turbina a vapor só surgiu no fim do século XIX, com Parsons, e não é de Watt.
- A bomba de recalque não é o elemento que mudou o desempenho do motor.
Portanto, o componente decisivo foi o condensador.
Alternativa D.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AO boiler (fervedor) que gera o vapor já existia nas máquinas anteriores à de Watt.
- BA bomba de recalque não foi a inovação que elevou a eficiência do motor de Watt.
- CA caldeira já era usada nas máquinas de Newcomen e não foi a novidade de Watt.
- EA turbina a vapor é posterior, do fim do século XIX, e não é invenção de Watt.
Assunto: Estados físicos e mudanças de estado.
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Fonte: ITA 2014 · Química. Prova oficial ↗