Exercícios propostos Capítulo

Testes propostosMenuResumo do capítulo 1Os fundamentos da Física • Volume 2

6Os diagramas de fase

P.109a)AB corresponde a uma fusão (passagem da fase sólida para a fase líquida). b)BC corresponde a uma condensação (passagem da fase líquida para a fase de vapor). c)D é um ponto da curva de sublimação, podendo corresponder às fases sólida e vapor. d)E é o ponto triplo (sólido, líquido e vapor);

F pertence à curva de fusão (sólido e líquido); G pertence à curva de vaporização (líquido e vapor). e)O ponto triplo ou tríplice é o ponto E. Esse nome deve-se ao fato de, nesse estado, a substância poder estar nas três fases em equilíbrio: sólido, líquido e vapor.

Sólido Líquido

Vapor

m1 12 1

∆Vm d 1

20,92 1
20,08

Essa contração é causada pela fusão de certa massa m de gelo: ∆V Vágua Vgelo Dados: ∆v 0,2 cm3; dágua 1 g/cm3; dgelo 0,92 g/cm3

A quantidade de calor absorvida pelo gelo que se derrete é dada por: Q mLF.

Exercícios propostos 2Os fundamentos da Física • Volume 2 • Capítulo 6 b)Essa quantidade de calor representa 80% do total que o animal perdeu, pois 20% se dissipa para o ambiente:

A capacidade térmica do animal vale:

⇒ Q1 4.900 cal • Vaporização da água:

Obs.: É interessante salientar para o aluno que o calor latente de uma mudança de fase, para dada substância, depende da temperatura em que a mudança de fase ocorre. No caso deste exercício, o calor latente de vaporização da água vale 523,1 cal/g a 120 °C. Se esse valor for comparado com o calor latente de vaporização da água a 100 °C (540 cal/g), pode-se concluir que o calor latente de vaporização da água é tanto menor quanto maior a temperatura em que a mudança de fase ocorre.

P.114A pressão se mantém constante no valor F 15 cmHg, pois sendo saturante o vapor está exercendo a pressão máxima de vapor na temperatura de 10 °C, não importando o volume que ocupe. Durante o processo, para que a pressão não se modifique, ocorre condensação do vapor.

Exercícios propostos 3Os fundamentos da Física • Volume 2 • Capítulo 6 p (atm)

4 Sólido Líquido

Vapor Gás 2

P.115a)As condições normais de pressão e temperatura correspondem a p 1 atm e θ 0 °C. No gráfico, esse estado corresponde ao ponto A, figurativo da fase de vapor.

b)A 300 °C, comprimido isotermicamente, o vapor poderá passar para a fase líquida (condensação).

P.116Sendo f 7,0 mmHg; F 17,5 mmHg, então:

H7,0

P.117Admitindo ser de 100 gramas a massa de éter que permanece no recipiente após a evaporação, temos:

100 g 1 g

Calor absorvido pelo éter que evapora:

Exercícios propostos 4Os fundamentos da Física • Volume 2 • Capítulo 6

P.119a)Obtemos, na tabela, 105 °C para a temperatura de ebulição da água na pressão de 880 mmHg. No gráfico, obtém-se, para o tempo de cozimento:

Para 800 m de altitude, temos: ∆p 80 mmHg Então, em Gramado (800 m de altitude), o valor de pressão atmosférica é: p 760 80 ⇒ p 680 mmHg

Para essa pressão, na tabela: θeb. 97 °C.

Do gráfico, tiramos o tempo de cozimento correspondente: ∆t 60 min .

c)Ao nível do mar:

A altitude correspondente será: H 1.200 m .

P.120A evaporação da água diminui a temperatura do bulbo superior, e o vapor de álcool que está em contato com o bulbo se condensa. Assim, diminui a pressão máxima do vapor de álcool contido no bulbo superior, o que faz com que o álcool suba no tubo, mantendo-se invariável a pressão na superfície do álcool no bulbo inferior.

P.121a)Os procedimentos descritos buscam intensificar o fenômeno da evaporação da água, porque a velocidade de evaporação do líquido é diretamente proporcional à sua área exposta ao ar. b)Como A 1,0 m2; e 0,50 m 0,50 10 3 m; d 1.0 kg/m3, então o volume de água que se evapora é dado por: V Ae ⇒ V 1,0 0,50 10 3 ⇒ V 0,50 10 3 m3 A massa correspondente é: m dV ⇒ m 1.0 0,50 10 3 ⇒ m 0,50 kg

Sendo LV 2.300 kJ/kg, a quantidade de calor absorvida pela água ao se evaporar vale:

Q mLV ⇒ Q 0,5 2.300 ⇒ Q 1.150 kJ Essa energia é retirada de nosso corpo e, por isso, temos a sensação de frio.

Exercícios propostos 5Os fundamentos da Física • Volume 2 • Capítulo 6

Sublimação (Q2)

Tempo

Valor de

b)No equilíbrio térmico, teremos 1,0 kg de gelo comum a 38,4 °C e 0,10 kg de vapor de gelo seco (CO2) a 38,4 °C.

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