UFSC 2014 — questão 26 de Física
Enunciado em texto
“Epagri confirma registro de neve em Palhoça.
Houve registro do fenômeno também em Rancho Queimado, Alfredo Wagner e Angelina, na Grande Florianópolis.
Os morros na região do Cambirela, em Palhoça, amanheceram com paisagem europeia nesta terça-feira. A neve que caiu na cidade pintou o topo de branco e chamou a atenção de moradores [...]”
Esta notícia, publicada no ClicRBS – Diário Catarinense, em 23/07/2013, registra um evento que não ocorria há mais de 29 anos na região e que transformou a paisagem do Cambirela em um belíssimo cartão-postal.
Neve é um fenômeno meteorológico em que ocorre a precipitação de flocos formados por pequenos cristais de gelo, ou seja, água na fase sólida.
[Figura: à esquerda, diagrama de fases p × T (°C) da água, com as regiões Sólido (à esquerda, no alto), Líquido (no alto, à direita) e Gasoso (embaixo). As três curvas se encontram no ponto , de coordenadas e (tracejadas até os eixos). A curva que separa sólido e líquido sobe para a esquerda a partir de (inclinação negativa). À direita, foto dos morros com o topo coberto de neve.]
Disponível em: <http://noticias.uol.com.br/album/2013/07/23/voce-manda-internautas-registram-frio-em-as-suas-cidades.htm#foto Nav=30> Acesso em: 15 ago. 2013.
Com base no diagrama de fase da água apresentado e nas mudanças de fase da água, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).
(01) É fato que na pressão de 1,0 atm a água atinge a densidade máxima a 4 °C e, à medida que sua temperatura se aproxima de 0 °C, sua densidade diminui. Este fato é consequência das ligações pontes de hidrogênio que surgem entre as moléculas de água, causando um aumento dos espaços entre as moléculas.
(02) No ponto , que no diagrama de fase representa o ponto triplo, é possível encontrar a substância em uma das três fases da matéria de cada vez.
(04) Quando uma substância no estado gasoso é liquefeita somente com o aumento da pressão, ela é classificada como vapor.
(08) O processo de vaporização da água, passagem da fase líquida para a fase sólida, pode ocorrer de três maneiras: evaporação – lento; ebulição – muito rápido; calefação – rápido.
(16) A sensação de frio é maior quando a neve derrete do que quando ela se forma. Isto é explicado pelo fato de que a fusão é uma reação exotérmica, enquanto que a solidificação é uma reação endotérmica.
(32) Sublimação é a mudança da fase sólida para a fase gasosa, sem passar pela fase líquida, somente com o aumento da pressão.
(64) A curva de fusão/solidificação indica que, à medida que aumentamos a pressão sobre a substância água durante a mudança de fase, a temperatura de fusão/solidificação diminui.
(Enunciado e figura: Vestibular UFSC 2014 — UFSC/COPERVE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Comissão Permanente do Vestibular (COPERVE).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar afirmações sobre o diagrama de fases e as mudanças de estado da água.
(01) Verdadeira. É o comportamento anômalo da água: entre 0 °C e 4 °C, ao esfriar, as pontes de hidrogênio começam a organizar as moléculas numa estrutura mais aberta, e o volume aumenta. A densidade é máxima a 4 °C e cai até 0 °C (e o gelo é ainda menos denso, por isso flutua).
(02) Falsa. No ponto triplo as três fases coexistem em equilíbrio, ao mesmo tempo, e não “uma de cada vez”.
(04) Verdadeira. Vapor é o gás abaixo da temperatura crítica, e por isso pode ser liquefeito só por compressão (a temperatura constante). Acima da temperatura crítica (gás propriamente dito), aumentar a pressão não basta.
(08) Falsa. Vaporização é a passagem de líquido para gasoso, não para sólido. E as rapidezes estão trocadas: a evaporação é lenta, a ebulição é rápida e a calefação (gota sobre uma chapa muito quente) é a mais rápida.
(16) Falsa. A explicação está invertida. A fusão é endotérmica: para derreter, a neve retira calor do ambiente, e por isso o frio aumenta no degelo. A solidificação é exotérmica: ao se formar, a neve libera calor.
(32) Falsa. A sublimação (sólido → gás direto) acontece abaixo do ponto triplo, e é favorecida por baixa pressão (ou aquecimento a baixa pressão), não por aumento de pressão. É o que acontece com o gelo seco à pressão ambiente.
(64) Verdadeira. A curva sólido-líquido da água tem inclinação negativa (sobe para a esquerda no diagrama): pressão maior, temperatura de fusão menor. É por isso que, sob pressão, o gelo derrete abaixo de 0 °C.
⚠️ A armadilha: a (16). O derretimento “esfria” o ambiente justamente porque a fusão absorve calor; exotérmico é quem libera.
A ideia em uma frase: a água é anômala: densidade máxima a 4 °C e curva de fusão inclinada para trás — pressão maior, temperatura de fusão menor.
Resposta: soma 69 (01 + 04 + 64).
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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