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Química

ITA 2007 Química — Questão 3

Utilizando o enunciado da questão anterior, assinale a opção que apresenta o valor do trabalho em módulo (em kJ) realizado no processo de vaporização após 180 s de aquecimento na temperatura de 330 K.

Enunciado da questão anterior: Um recipiente aberto contendo inicialmente 30 g de um líquido puro a 278 K, mantido à pressão constante de 1 atm, é colocado sobre uma balança. A seguir, é imersa no líquido uma resistência elétrica de 3 Ω3\ \Omega conectada, por meio de uma chave S, a uma fonte que fornece uma corrente elétrica constante de 2 A. No instante em que a chave S é fechada, dispara-se um cronômetro. Após 100 s, a temperatura do líquido mantém-se constante a 330 K e verifica-se que a massa do líquido começa a diminuir a uma velocidade constante de 0,015 g/s. Considere a massa molar do líquido igual a M.

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Gabarito do ITA 2007 Química, questão 3: alternativa D

7,4 / M

O que a questão pede

Aqui o ITA quer ver se você separa o calor fornecido pela resistência do trabalho de expansão que o vapor faz contra a atmosfera: W = pΔV ≈ nRT.

Por onde começar · passo 1 de 4

Identifique o modelo físico

Que trabalho existe num recipiente aberto a 1 atm em que o líquido evapora?

O líquido vira vapor e o vapor ocupa volume, empurrando a atmosfera a pressão constante. O trabalho é de expansão: W=p ΔVW = p\,\Delta V, com ΔV=Vvapor−Vlıˊquido≈Vvapor\Delta V = V_{vapor} - V_{líquido} \approx V_{vapor}, porque o líquido ocupa um volume ~10³ vezes menor.

A armadilha

Quem conta os 180 s desde o fechamento da chave (só 80 s de ebulição, 1,2 g) chega a 3,3/M, que nem está nas opções; quem usa a temperatura inicial de 278 K chega perto de 6,2/M e é puxado para a C.

Quem cai nela marca A, B, C, E.

050100150200250051015202530tempo desde a chave (s)massa (g)atinge 330 K: começa a ebulição180 s a 330 K: 2,7 g evaporados
A massa só começa a cair em t = 100 s; os 180 s da questão são contados a partir daí, até t = 280 s.

Na resolução completa vêm os outros 3 passos, o motivo de cada alternativa estar certa ou errada.

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