UEM 2024 (Verão) — questão 48 de Física

Gabarito 22Termologia — dilatação superficial, calor específico, compressão adiabática e evaporação (com Química)Vestibular de Verão · Conhecimentos Gerais (somatória)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 48 de Física do UEM 2024 (Verão)

Enunciado em texto

Sobre fenômenos associados ao calor e à temperatura, assinale o que for correto.

(01) Se uma chapa metálica fina e homogênea tem sua área aumentada em 0,17% quando sua temperatura aumenta em 100K, então o coeficiente de dilatação superficial dessa chapa é igual a 1,7×10−4 K−11{,}7 \times 10^{-4}\ \text{K}^{-1}.

(02) Se, para aumentar em 100K a temperatura de uma barra de ferro homogênea de 100g de massa é necessário 1,1kcal de calor, então o calor específico do ferro (supostamente constante nessa faixa de temperatura) é igual a 0,11cal/gK.

(04) A compressão do fluido refrigerante em uma das etapas do ciclo termodinâmico de um aparelho de ar condicionado, que pode ser aproximada por uma compressão adiabática, tem como características a ausência de trocas de calor e um aumento da temperatura do fluido.

(08) Derramando-se acetona sobre a pele ocorre uma sensação de frio, visto que a evaporação desse produto é um processo exotérmico.

(16) Na combustão do metano gasoso, representada pela reação

CH4(g)+2 O2(g)→\text{CH}_4(g) + 2\,\text{O}_2(g) \rightarrow

CO2(g)+2 H2O(l),\text{CO}_2(g) + 2\,\text{H}_2\text{O}(l),

o dado ΔHco=−890,8\Delta H_c^{o} = -890{,}8 kJ/mol (em que ΔHco\Delta H_c^{o} é a variação da entalpia-padrão de combustão) indica que são liberados 890,8kJ de calor por mol de metano, estando reagentes e produtos no estado padrão.

(Enunciado: Vestibular UEM 2024 (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: julgar afirmações de termologia e de termoquímica.

(01) Falsa. Da dilatação superficial, ΔA=A0 β ΔT\Delta A = A_0\,\beta\,\Delta T:

β=ΔA/A0ΔT=0,0017100\beta = \frac{\Delta A/A_0}{\Delta T} = \frac{0{,}0017}{100}

β=1,7×10−5 K−1\beta = 1{,}7 \times 10^{-5}\ \text{K}^{-1}

O valor da afirmação é dez vezes maior: 0,17% é 1,7×10−31{,}7 \times 10^{-3}, não 1,7×10−21{,}7 \times 10^{-2}.

(02) Verdadeira.

c=Qm ΔT=1100 cal100 g×100 Kc = \frac{Q}{m\,\Delta T} = \frac{1100\ \text{cal}}{100\ \text{g} \times 100\ \text{K}}

c=0,11 cal/(g⋅K)c = 0{,}11\ \text{cal/(g} \cdot \text{K)}

(04) Verdadeira. Adiabática é, por definição, sem troca de calor (Q=0Q = 0). Pela primeira lei, ΔU=Q−τ=−τ\Delta U = Q - \tau = -\tau; na compressão o trabalho do gás é negativo, então ΔU>0\Delta U > 0 e a temperatura sobe. É por isso que o fluido sai quente do compressor e libera calor no condensador, do lado de fora.

(08) Falsa. A evaporação é endotérmica: a acetona absorve calor para passar a vapor, e tira esse calor da pele, que esfria.

(16) Verdadeira. ΔH\Delta H negativo indica reação exotérmica, e o valor por mol de metano é o calor liberado nas condições padrão: 890,8 kJ por mol de CH₄ queimado.

⚠️ A armadilha: na (01), errar a porcentagem: 0,17% = 0,17/100 = 0,0017. Dividindo por 100 K, sai 1,7×10−51{,}7 \times 10^{-5}.

A ideia em uma frase: ΔA = A₀βΔT e Q = mcΔT; compressão adiabática esquenta o gás; e evaporar rouba calor da vizinhança.

Resposta: soma 22 (02 + 04 + 16).

Vídeo em breve

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