PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 67 do ITA 2022
Texto-base das questões 56 a 70 · 1ª fase
Constantes
Constante de Avogadro (\text{N}_{\text{A}}) = 6,02 \times 10^{23}\text{ mol}^{-1}
Constante de Faraday (\text{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}
Carga elementar = 1,60 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (\text{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}
Constante de Planck (\text{h}) = 6,63 \times 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}
Velocidade da luz no vácuo = 3,0 \times 10^8\text{ m}\cdot\text{s}^{-1}
Número de Euler (\text{e}) = 2,72
Definições
Pressão: 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 1,01325 \times 10^5\text{ N}\cdot\text{m}^{-2} = 1,01325\text{ bar}
Energia: 1\text{ J} = 1\text{ N}\cdot\text{m} = 1\text{ kg}\cdot\text{m}^2\cdot\text{s}^{-2} = 6,24 \times 10^{18}\text{ eV}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}
Condições padrão: 1\text{ bar}; 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.
(\text{s}) = sólido. (\ell) = líquido. (\text{g}) = gás. (\text{aq}) = aquoso. (\text{conc}) = concentrado. (\text{ua}) = unidades arbitrárias.
\text{u.m.a.} = unidade de massa atômica. [\text{X}] = concentração da espécie química \text{X} em \text{mol}\cdot\text{L}^{-1}
\ln\text{X} = 2,3\log\text{X}
\text{EPH} = eletrodo padrão de hidrogênio
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}) |
|---|---|---|---|---|---|
| \ce{H} | 1 | 1,01 | \ce{Cl} | 17 | 35,45 |
| \ce{B} | 5 | 10,81 | \ce{K} | 19 | 39,10 |
| \ce{C} | 6 | 12,01 | \ce{Ca} | 20 | 40,08 |
| \ce{N} | 7 | 14,01 | \ce{Mn} | 25 | 54,94 |
| \ce{O} | 8 | 16,00 | \ce{Br} | 35 | 79,90 |
| \ce{F} | 9 | 19,00 | \ce{Ag} | 47 | 107,87 |
| \ce{Na} | 11 | 22,99 | \ce{I} | 53 | 126,90 |
| \ce{Mg} | 12 | 24,30 | \ce{Hg} | 80 | 200,59 |
| \ce{P} | 15 | 30,97 | \ce{Pb} | 82 | 207,19 |
| \ce{S} | 16 | 32,06 | \ce{Pa} | 91 | 231,04 |
Considere as seguintes afirmações sobre processos termodinâmicos, que podem ocorrer em uma ou mais etapas, em que \Delta\text{T} se refere à variação de temperatura entre os estados inicial e final:
I. Um processo termodinâmico é definido pelo estado final e estado inicial do sistema.
II. \Delta\text{T} é sempre nula em um processo isotérmico.
III. A troca de calor envolvida em um processo isotérmico deve ser nula (q = 0).
IV. Todo processo em que \Delta\text{T} = 0 é um processo isotérmico.
V. \Delta\text{T} = 0 para todo processo em sistema isolado.
Assinale a opção que contém as afirmações ERRADAS:
- AApenas I, II e IV
- BApenas I, III, IV e V
- CApenas I, III e V
- DApenas II e IV
- EIII e V
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Resolução comentada
Vamos avaliar cada afirmação. Isotérmico significa que a temperatura é constante durante todo o processo. Já \Delta T = 0 só compara o estado inicial com o final.
I. Em termodinâmica, um processo é definido pelos estados inicial e final, e o caminho (as etapas) pode variar. A afirmação está correta, do jeito que o enunciado a coloca ("pode ocorrer em uma ou mais etapas").
II. Se a temperatura é constante o tempo todo, então T_{final} - T_{inicial} = 0. Correta.
III. Em um processo isotérmico pode haver troca de calor. Na expansão isotérmica de um gás ideal, por exemplo, \Delta U = 0, então q = -w \neq 0. Também no gelo derretendo a 0\ ^\circ\text{C} há calor trocado. Errada.
IV. Um processo pode ter \Delta T = 0 entre os estados inicial e final e, no meio do caminho, a temperatura variar (esquenta e depois esfria). Nesse caso ele não é isotérmico. Errada.
V. Em um sistema isolado, não há troca de calor, mas a temperatura pode mudar. Exemplo: uma reação exotérmica em um calorímetro adiabático e rígido aquece o sistema. Errada.
As erradas são III, IV e V. Nenhuma alternativa traz exatamente esse conjunto, então é preciso reconsiderar a I. Se o processo é definido só pelos estados inicial e final, o caminho (isotérmico ou não) não faria parte da definição, e a distinção entre isotérmico e \Delta T=0 da afirmação IV ficaria sem sentido. Logo a I é considerada errada: o processo também é caracterizado pelo caminho, isto é, pelas condições em que ocorre (isotérmico, adiabático etc.).
Erradas: I, III, IV e V.
Alternativa B.
Pegadinha: A IV engana por confundir ΔT = 0 (só estados inicial e final) com processo isotérmico (temperatura constante em todo o caminho); a III engana por associar temperatura constante a ausência de calor.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AClassifica a II como errada, mas em processo isotérmico ΔT é sempre nula; omite III e V, que são erradas.
- CDeixa de fora a IV, errada: ΔT = 0 entre os estados não garante temperatura constante no caminho.
- DConsidera a II errada e a III e V certas, ao contrário: processo isotérmico pode trocar calor e sistema isolado pode variar de temperatura.
- EOmite a I e a IV, que também são erradas.
Assuntos: processos termodinâmicos, processo isotérmico, sistema isolado.
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Fonte: ITA 2022 · 1ª fase. Prova oficial ↗