UERJ 2019 (1º Exame de Qualificação) — questão 37 de Física

Gabarito AGases — equação de Clapeyron (volume de argônio numa embalagem)Vestibular Estadual · 1º Exame de Qualificação
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 37 de Física do UERJ 2019 (1º Exame de Qualificação)

Enunciado em texto

Utilize as informações a seguir para responder às questões 35 a 37.

Novas tecnologias de embalagens visam a aumentar o prazo de validade dos alimentos, reduzindo sua deterioração e mantendo a qualidade do produto comercializado. Essas embalagens podem ser classificadas em Embalagens de Atmosfera Modificada Tradicionais (MAP) e Embalagens de Atmosfera Modificada em Equilíbrio (EMAP). As MAP são embalagens fechadas que podem utilizar em seu interior tanto gases como He, Ne, Ar e Kr, quanto composições de CO2\text{CO}_2 e O2\text{O}_2 em proporções adequadas. As EMAP também podem utilizar uma atmosfera modificada formada por CO2\text{CO}_2 e O2\text{O}_2 e apresentam microperfurações na sua superfície, conforme ilustrado abaixo.

[Figura: à esquerda, um pé de alface dentro de um saco plástico fechado; três setas levam a um detalhe ampliado da embalagem, com três pequenos furos. À direita, uma foto aproximada das folhas encostadas na parede da embalagem, onde se veem os microfuros, e uma seta leva a um detalhe ampliado de um furo.]

Adaptado de exclusive.multibriefs.com.

Admita que, imediatamente após a colocação do gás argônio em uma embalagem específica, esse gás assume o comportamento de um gás ideal e apresenta as seguintes características:

Pressão = 1 atm

Temperatura = 300 K

Massa = 0,16 g

Nessas condições, o volume, em mililitros, ocupado pelo gás na embalagem é:

(A) 96

(B) 85

(C) 77

(D) 64

Dados do caderno (Classificação Periódica dos Elementos, página 39): Ar = 40 (massa atômica); constante universal dos gases ideais: 0,08 atm.L /mol.K.

(Enunciado e figura: Vestibular Estadual UERJ 2019, 1º Exame de Qualificação — DSEA/UERJ.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ).

Resolução comentada

O que a questão pede: o volume ocupado por 0,16 g de argônio a 1 atm e 300 K, em mililitros.

Passo 1 — quantos mols. O argônio é um gás nobre: suas partículas são átomos isolados, e a massa molar é a massa atômica da tabela, 40 g/mol.

n=mM=0,1640=0,004 moln = \frac{m}{M} = \frac{0{,}16}{40} = 0{,}004\ \text{mol}

Passo 2 — equação de Clapeyron. Com R em atm·L/(mol·K), a pressão entra em atm, a temperatura em kelvin, e o volume sai em litros:

pV=nRT  ⇒  V=nRTppV = nRT \;\Rightarrow\; V = \frac{nRT}{p}

V=0,004×0,08×3001V = \frac{0{,}004 \times 0{,}08 \times 300}{1}

V=0,096 LV = 0{,}096\ \text{L}

Passo 3 — em mililitros: 1 L = 1 000 mL, então V=96V = 96 mL.

Um detalhe sobre o R: o valor mais conhecido é 0,082 atm·L/(mol·K), que daria cerca de 98 mL. A prova fornece 0,08 na página da tabela periódica, e é com ele que se chega exatamente a 96 mL. Mesmo com 0,082, a alternativa mais próxima continua sendo a A.

⚠️ A armadilha: usar o número atômico do argônio (18) no lugar da massa atômica (40). Aí n ficaria 0,16/18 e o volume passaria de 200 mL, fora das alternativas. Outro tropeço é parar em 0,096 e esquecer de passar de litros para mililitros.

A ideia em uma frase: n = m/M e V = nRT/p, com as unidades casando com as do R: atm, L e K.

Resposta: alternativa A (96 mL).

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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