UFRGS 2017 — questão 13 de Física
Enunciado em texto
Qualquer substância pode ser encontrada nos estados (ou fases) sólido (S), líquido (L) ou gasoso (G), dependendo das condições de pressão (p) e temperatura (T) a que está sujeita. Esses estados podem ser representados em um gráfico p x T, conhecido como diagrama de fases, como o mostrado na figura abaixo, para uma substância qualquer.
[Gráfico p × T: uma curva sai da origem e sobe até o ponto a, de coordenadas , marcadas por linhas tracejadas até os eixos. Do ponto a saem duas curvas: uma bem inclinada, subindo quase na vertical (pontilhada no alto), com a região (S) à esquerda; e outra menos inclinada, subindo para a direita (pontilhada no fim), com a região (G) abaixo dela. Entre as duas fica a região (L). O ponto b está na região (L), logo acima de a, entre as duas curvas. Os pontos d, na região (S), e c, na região (L), estão na mesma altura (mesma pressão), ligados por uma linha tracejada horizontal que cruza a curva inclinada.]
As regiões de existência de cada fase estão identificadas por (S), (L) e (G), e os pontos a, b, c e d indicam quatro estados distintos de (p,T).
Considere as seguintes afirmações.
I. A substância não pode sublimar, se submetida a pressões constantes maiores do que .
II. A substância, se estiver no estado b, pode ser vaporizada por transformações isotérmicas ou isobáricas.
III. A mudança de estado c d é isobárica e conhecida como solidificação.
Quais estão corretas?
(A) Apenas I.
(B) Apenas II.
(C) Apenas III.
(D) Apenas I e III.
(E) I, II e III.
(Enunciado e figura: Concurso Vestibular UFRGS 2017, Física — UFRGS.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Comissão Permanente de Seleção (COPERSE).
Resolução comentada
O que a questão pede: ler o diagrama de fases e julgar três afirmações.
Lendo o diagrama: a curva da origem até a separa sólido de gás (curva de sublimação); a curva inclinada que sobe de a separa sólido de líquido (fusão); a outra curva separa líquido de gás (vaporização). O ponto a, onde as três se encontram, é o ponto triplo.
Afirmação I — correta. Para passar direto de sólido a gás, a pressão constante precisa cruzar a curva de sublimação, que só existe abaixo de . Numa pressão constante maior que , a reta horizontal de aquecimento sai de (S), cruza (L) e só depois chega a (G): a substância derrete e depois ferve, mas não sublima.
Afirmação II — correta. O ponto b está na região (L). Para vaporizar, basta atravessar a curva líquido-gás:
• isotermicamente: baixando a pressão (descendo na vertical) até cair em (G);
• isobaricamente: aquecendo (andando na horizontal para a direita) até cair em (G).
Afirmação III — correta. c e d estão na mesma altura do gráfico, ou seja, na mesma pressão: a mudança é isobárica. c está em (L) e d em (S): passar de líquido a sólido é solidificação.
⚠️ A armadilha: na I, achar que qualquer substância pode sublimar em qualquer pressão. A sublimação a pressão constante só acontece abaixo da pressão do ponto triplo (é por isso que o gelo seco sublima ao ar livre: o ponto triplo do CO₂ fica bem acima de 1 atm).
A ideia em uma frase: no diagrama de fases, andar na horizontal é processo isobárico, andar na vertical é isotérmico, e cada curva cruzada é uma mudança de estado.
Resposta: alternativa E (I, II e III).
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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