EEAR 2022 (CFS 2) — questão 73 de Física
Enunciado em texto
O gráfico a seguir representa a temperatura (T) de uma amostra de água pura, em °C, em função do calor (Q), em joules, ao qual essa amostra está exposta. No gráfico podemos observar 5 regiões A, B, C, D e E onde B e D representam dois patamares.
[Gráfico: T (°C) no eixo vertical, Q (J) no horizontal. A: reta subindo de −20 °C até 0 °C; B: patamar horizontal em 0 °C; C: reta subindo de 0 °C até 100 °C; D: patamar horizontal em 100 °C (linha tracejada até o eixo, marcando 100); E: reta subindo acima de 100 °C.]
Nas alternativas a seguir, as regiões A, B, C, D e E são representadas por pontos ou por frações de uma reta paralela ao eixo horizontal. Assinale a alternativa que representa corretamente essas 5 regiões no respectivo diagrama de fase da amostra de água pura anteriormente citada.
a) [Diagrama Pressão × Temperatura com as três curvas de equilíbrio: uma reta que desce da esquerda para a direita até o ponto em que as curvas se encontram, uma curva que sobe para a direita a partir desse ponto e outra que desce para a esquerda a partir dele. Uma reta horizontal tracejada passa praticamente pelo ponto de encontro; sobre ela há três pontos bem próximos, B, C e D, com C no ponto de encontro; uma chave à esquerda de B marca a região A e uma chave à direita de D marca a região E.]
b) [Mesmo diagrama; a reta horizontal tracejada passa abaixo do ponto de encontro das curvas, cortando só a curva de baixo. Sobre ela, três pontos próximos: B, C (sobre a curva de baixo) e D; chave à esquerda de B marcando A e chave à direita de D marcando E.]
c) [Mesmo diagrama; a reta horizontal tracejada passa acima do ponto de encontro das curvas. Ela corta a reta que desce da esquerda no ponto B e a curva que sobe para a direita no ponto D. Uma chave entre B e D marca a região C; uma chave à esquerda de B marca A e uma chave à direita de D marca E.]
d) [Igual ao da alternativa c, mas com as letras trocadas: o ponto da esquerda é D e o da direita é B; a chave entre eles é C; a chave à esquerda é E e a da direita é A.]
(Enunciado e figura: Exame de Admissão ao CFS 2/2022 — EEAR.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola de Especialistas de Aeronáutica (EEAR), do Comando da Aeronáutica.
Resolução comentada
O que a questão pede: “desenhar” o aquecimento do gráfico T × Q dentro do diagrama de fases da água.
Passo 1 — o caminho no diagrama de fases. O aquecimento acontece a pressão constante (a água ferve a 100 °C, então é a pressão de 1 atm). Pressão constante é uma reta horizontal no diagrama, percorrida da esquerda (frio) para a direita (quente). E, como ela tem de passar pelas fases sólida, líquida e gasosa, fica acima do ponto triplo.
Passo 2 — cada região do gráfico:
• A: gelo esquentando de −20 °C a 0 °C → um trecho da reta, na região do sólido, à esquerda;
• B: patamar da fusão, temperatura parada em 0 °C → um ponto, sobre a curva sólido–líquido;
• C: água líquida esquentando de 0 °C a 100 °C → um trecho entre as duas curvas;
• D: patamar da ebulição, em 100 °C → um ponto, sobre a curva líquido–vapor;
• E: vapor esquentando → um trecho à direita.
Só a alternativa C tem essa sequência: trecho A, ponto B, trecho C, ponto D, trecho E.
Por que não as outras: em (A) e (B), C aparece como um ponto, mas em C a temperatura sobe 100 °C: tem de ser um trecho. Em (B), além disso, a reta passa abaixo do ponto triplo, onde o gelo sublima e não existe fase líquida. Em (D), a ordem está invertida: A, o gelo a −20 °C, ficou do lado das temperaturas altas.
⚠️ A armadilha: a (D), que tem o desenho certo e as letras ao contrário. Confira sempre: temperatura cresce para a direita, então a ordem tem de ser A, B, C, D, E da esquerda para a direita.
A ideia em uma frase: no diagrama de fases, aquecer a pressão constante é andar numa reta horizontal: os patamares (mudanças de fase) são pontos sobre as curvas e os aquecimentos são trechos entre elas.
Resposta: alternativa C.
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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