UNESP 2018 (meio de ano) — questão 79 de Física
Enunciado em texto
O gráfico 1 mostra a variação da pressão atmosférica em função da altitude e o gráfico 2 a relação entre a pressão atmosférica e a temperatura de ebulição da água.
[Gráfico 1: pressão atmosférica (atm), de 0 a 1, em função da altitude (km), de 0 a 11, com marcas a cada 1 km e linhas de grade verticais em 1, 3, 5, 7 e 9 km e horizontais em 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 e 1 atm. A curva é decrescente: parte de 1 atm na altitude 0, passa por cerca de 0,7 atm em 3 km, 0,4 atm em 7 km e chega a cerca de 0,2 atm perto de 11 km.]
(www.seara.ufc.br. Adaptado.)
[Gráfico 2: pressão atmosférica (atm), com marcas em 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6; 1,9; 2,2 e 2,5, em função da temperatura (°C), com marcas a cada 3 °C e rótulos em 81, 90, 99, 108, 117 e 126. A curva é crescente: passa por cerca de 0,7 atm em 90 °C, 1,0 atm perto de 100 °C, 1,9 atm perto de 118 °C e chega a 2,5 atm perto de 127 °C.]
(www.if.ufrgs.br. Adaptado.)
Considerando o calor específico da água igual a 1,0 cal/(g · ºC), para aquecer 200 g de água, de 20 ºC até que se inicie a ebulição, no topo do Pico da Neblina, cuja altitude é cerca de 3 000 m em relação ao nível do mar, é necessário fornecer para essa massa de água uma quantidade de calor de, aproximadamente,
(A) 4,0 × 10³ cal.
(B) 1,4 × 10² cal.
(C) 1,2 × 10³ cal.
(D) 1,2 × 10⁷ cal.
(E) 1,4 × 10⁴ cal.
(Enunciado e figura: Vestibular Unesp 2018, meio de ano — Unesp/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Estadual Paulista (Unesp) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: o calor para levar 200 g de água de 20 °C até a temperatura em que ela começa a ferver no alto do Pico da Neblina, que não é 100 °C.
Passo 1 — a pressão a 3 000 m (gráfico 1). Subindo na reta vertical de 3 km até a curva, lemos cerca de 0,7 atm: a meio caminho entre as linhas de 0,6 e 0,8 atm.
Passo 2 — a temperatura de ebulição (gráfico 2). Com pressão menor, a água ferve a uma temperatura menor. Procurando 0,7 atm no gráfico 2, a curva passa por ali na vertical de 90 °C. Então, no Pico da Neblina, a água ferve a cerca de 90 °C.
Passo 3 — o calor sensível. Até começar a ferver, a água só esquenta, sem mudar de fase:
⚠️ A armadilha: usar 100 °C como ponto de ebulição, de cabeça: dá 200 · 80 = 1,6 × 10⁴ cal, que não está nas alternativas. Os gráficos estão lá justamente porque, a 3 000 m, a pressão menor faz a água ferver antes de 100 °C.
A ideia em uma frase: mais alto, menos pressão; menos pressão, a água ferve mais fria; o calor até a fervura é mcΔθ até essa nova temperatura.
Resposta: alternativa E (1,4 × 10⁴ cal).
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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