UEM 2010 (Verão) — questão 26 de Física
Enunciado em texto
O manômetro é um aparelho que serve para medir a pressão de um gás. Ele consiste em um tubo em forma de U, aberto nas duas extremidades, contendo em seu interior Hg, conforme ilustrado na figura abaixo. Uma das extremidades está conectada à válvula de saída de gás do botijão. Com relação ao funcionamento desse manômetro, analise as alternativas abaixo e assinale o que for correto.
[Figura: um botijão de gás ligado por um tubo ao ramo esquerdo (curto) de um tubo em U com mercúrio; nesse ramo atua a pressão P gás. O ramo direito, longo, é aberto em cima (P atm). Medindo a partir da base do U, a superfície do mercúrio no ramo do gás está a 40 cm e a do ramo aberto está a 230 cm.]
(01) Se a pressão atmosférica no local da medida é 710 mmHg, tem-se que a pressão do gás é 2.610 mmHg.
(02) Se essa medida fosse realizada ao nível do mar e no topo do monte Everest e, em ambos os casos, a uma temperatura de -5 °C, os valores encontrados para a pressão do gás seriam diferentes.
(04) Se, nas condições normais de temperatura e pressão (CNTP), substituíssemos o Hg por água, os valores da altura da coluna no tubo em U seriam diferentes, pois a água possui densidade menor que a do Hg.
(08) A elevação ou diminuição da temperatura de todo o sistema (botijão e manômetro) não alterará a diferença entre os níveis do Hg no tubo.
(16) Supondo que a massa de 13 kg de gás butano contido no botijão fosse substituída por 13 kg de gás hidrogênio na mesma temperatura, não haveria alteração entre os níveis de Hg no tubo.
(Enunciado e figura: Vestibular UEM 2010 (Verão) — UEM/CVU.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual de Maringá (UEM), Comissão Central do Vestibular Unificado (CVU).
Resolução comentada
O que a questão pede: ler o desnível do mercúrio e analisar o que muda a pressão do gás e a leitura do manômetro.
(01) Verdadeira. O desnível é cm = 1 900 mmHg, com o mercúrio mais alto do lado aberto: o gás empurra mais que a atmosfera.
(02) Falsa. A pressão do gás no botijão depende do próprio gás (quantidade, volume e temperatura), e não da altitude. À mesma temperatura, ela é a mesma no nível do mar e no Everest. O que muda é a pressão atmosférica e, portanto, o desnível lido no manômetro; mas, somando a atmosférica de cada local, o valor encontrado para a pressão do gás é o mesmo.
(04) Verdadeira. O desnível é : com a água, cerca de 13,6 vezes menos densa que o mercúrio, a mesma diferença de pressão exigiria uma coluna cerca de 13,6 vezes mais alta.
(08) Falsa. A pressão de um gás num recipiente fechado depende da temperatura: aquecendo, ela sobe e o desnível aumenta; resfriando, diminui.
(16) Falsa. A pressão depende do número de mols, não da massa. Um mol de butano (C₄H₁₀) tem 58 g e um de H₂, 2 g: 13 kg de hidrogênio são cerca de 6 500 mol, contra cerca de 224 mol de butano, quase 30 vezes mais. A pressão seria enormemente maior (na prática o botijão nem aguentaria), e os níveis mudariam.
⚠️ A armadilha: na (01), ler 230 cm como o desnível. O desnível é a diferença entre as alturas das duas superfícies do mercúrio: 230 − 40 = 190 cm.
A ideia em uma frase: no manômetro de tubo aberto, a pressão do gás é a atmosférica mais o desnível; e a pressão do gás depende do número de mols e da temperatura.
Resposta: soma 05 (01 + 04).
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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