UNESP 2023 (2ª fase) — questão 52 de Física
Enunciado em texto
Os gráficos 1 e 2 mostram, respectivamente, a variação da temperatura de ebulição da água pura em função da pressão atmosférica e a variação da pressão atmosférica em função da altitude em relação ao nível do mar.
Gráfico 1
Temperatura de ebulição da água pura em função da pressão atmosférica
[Gráfico 1: T (ºC) em função de P (mmHg), uma curva crescente. Pontos marcados com linhas tracejadas: 150 mmHg → 60 ºC; 234 mmHg → 70 ºC; 355 mmHg → 80 ºC; 526 mmHg → 90 ºC; 760 mmHg → 100 ºC.]
Gráfico 2
Pressão atmosférica em função da altitude
[Gráfico 2: P (mmHg) em função de h (km), de 0 a 10 km, uma curva decrescente. Pontos marcados com linhas tracejadas: 0 km → 760 mmHg; 2 km → 526 mmHg; 5 km → 355 mmHg; 9 km → 234 mmHg. O eixo de P começa em 150 mmHg, e a curva termina pouco acima disso, em 10 km.]
A tabela apresenta cinco cidades e suas respectivas altitudes aproximadas.
| Cidade | Altitude (m) |
|---|---|
| Franca (Brasil) | 1 000 |
| Mek’ele (Etiópia) | 2 000 |
| Huaraz (Peru) | 3 000 |
| Potosí (Bolívia) | 4 000 |
| Wenquan (China) | 5 000 |
Considere que 1 000 g de água pura no estado líquido estavam, inicialmente, a 15 ºC em uma das cidades indicadas na tabela. Sabendo que, para iniciar a ebulição dessa massa de água em uma panela aberta, foi necessário fornecer à água 65 000 cal e que o calor específico da água líquida é 1 cal/(g · ºC), essa massa de água se encontrava na cidade de
(A) Mek’ele.
(B) Huaraz.
(C) Wenquan.
(D) Franca.
(E) Potosí.
(Enunciado e figura: Vestibular Unesp 2023, 2ª fase — 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: descobrir a altitude da cidade a partir do calor gasto para levar a água até a fervura. O caminho é: calor → temperatura de ebulição → pressão → altitude.
Passo 1 — a temperatura em que a água ferveu. Até começar a ferver, a água só esquenta (calor sensível):
Partindo de 15 °C, a água começou a ferver a 15 + 65 = 80 °C.
Passo 2 — a pressão, pelo gráfico 1. A água ferve a 80 °C quando a pressão atmosférica é de 355 mmHg. (A panela é aberta, então a pressão sobre a água é a atmosférica.)
Passo 3 — a altitude, pelo gráfico 2. A pressão de 355 mmHg corresponde a h = 5 km = 5 000 m. Pela tabela, é Wenquan, na China.
Por que a água ferve abaixo de 100 °C: a água ferve quando a pressão do seu vapor iguala a pressão do ambiente. Quanto mais alto, menor a pressão do ar, e mais cedo (a uma temperatura mais baixa) isso acontece.
⚠️ A armadilha: esquecer os 15 °C iniciais e tomar 65 °C como temperatura de ebulição. Pelo gráfico 1, isso exigiria uma pressão entre 150 e 234 mmHg, a mais de 9 km de altitude, e nenhuma cidade da tabela está tão alta. A conta pede a variação de temperatura; a temperatura de ebulição é a inicial mais essa variação.
A ideia em uma frase: o calor sensível dá a temperatura de ebulição; o gráfico 1 transforma essa temperatura em pressão, e o gráfico 2 transforma a pressão em altitude.
Resposta: alternativa C (Wenquan, a 5 000 m).
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.