UPF Verão 2016
A mudança de fase de uma substância é um fenômeno natural que ocorre, por exemplo, quando a água líquida se vaporiza ao ferver. Sobre esse conteúdo, um professor de Física propôs a seguinte questão a seus alunos:
Medir a temperatura da água fervente em dois recipientes idênticos de metal - ambos com o mesmo volume de água e a mesma temperatura inicial - que se encontram sobre fogões de cozinha que fornecem a mesma quantidade de calor por unidade de tempo; um deles no nível do mar e o outro no alto do Pico da Neblina.
Como resultado do exercício proposto, tem-se que a temperatura da água fervente é:
menor no recipiente que se encontra no Pico da Neblina.
menor no recipiente que se encontra no nível do mar.
menor do que 100 oC, independentemente do local.
sempre 100 oC, independentemente do local.
maior no recipiente no qual a fervura iniciou em menos tempo.
Resolução
Para que uma substância entre em ebulição, a pressão do seu vapor deve se igualar à pressão externa. Assim, o ponto de ebulição depende diretamente da pressão atmosférica sobre o líquido.
No nível do mar, a pressão atmosférica é aproximadamente 1 atm (≈ 101 kPa). Em grandes altitudes, como no Pico da Neblina (≈ 3 000 m), o ar é mais rarefeito e a pressão externa é menor do que 1 atm. Nessa condição, torna-se mais fácil para as moléculas de água escaparem para a fase gasosa; logo, a água entra em ebulição a uma temperatura menor que 100 °C.
Como ambos os recipientes recebem o mesmo fluxo de calor, a água entra em ebulição primeiro no ponto onde o ponto de ebulição é menor (altitude elevada). Entretanto, durante a ebulição, a temperatura permanece constante e igual ao novo ponto de ebulição local. Portanto,
A temperatura da água fervente é menor no recipiente situado no Pico da Neblina.
Logo, a alternativa correta é A.
Dicas
Erros Comuns
- Ponto de ebulição: temperatura em que a pressão de vapor do líquido se iguala à pressão externa.
- Pressão atmosférica: diminui com a altitude, pois há menos coluna de ar sobre a superfície.
- Calor de vaporização: durante a ebulição, todo o calor fornecido é usado para quebrar forças intermoleculares; a temperatura permanece constante.
- Regra prática: mais alto → menor pressão → líquido ferve a temperaturas menores.
