Qual das substâncias da tabela 4 cede maior quantidade de energia por grama ao se condensar

MUDANÇA DE ESTADO FÍSICO 1, FUSÃO E SOLIDIFICAÇÃO O gelo se funde à mesma temperatura que a água se solidifica? As substâncias podem ser encontradas nos estados sólido (gelo, cobre, alumínio, naftalina, etc.), líquido (água, álcool, mercúrio, éter, etc.) e gasoso (vapor de água, oxigê-nio, nitrogênio, hélio, etc.). Elas podem mudar de um estado para outro, dependendo da quantidade de energia recebida ou cedida e da pressão a que estão submetidas. Observe a figura 1 e relembre o nome de das mudanças de estado. Fig. 2 Fig. 1 Se retirarmos de um congelador algumas pedras de gelo, à temperatura de -10 o C, e as deixarmos sobre uma pia, elas receberão energia, na forma de calor, da atmosfera e da pia. Após um certo tempo, elas derretem, ou seja, fundem-se. Se a pressão do ar for de 1,0 atmosfera, cada porção de gelo se transforma em água líquida a 0 o C. A essa temperatura, podemos ter uma mistura de gelo e água líquida. Após a fusão completa, a água líquida começa a aquecer, até que sua temperatura seja a mesma do ambiente. Vamos agora descrever a situação oposta: a solidificação da água, ou seja, sua transformação em gelo. Colocando-se um pouco de água num congelador, sua temperatura vai se reduzindo até 0 o C, ainda no estado líquido. A essa temperatura, a água começa a se solidificar, transferindo energia para o ar do ambiente, que, por sua vez, a transfere às placas do congelador. Na pressão normal (1 atm), a água se funde e se solidifica à uma temperatura de 0 o C. Só que, na fusão, o gelo recebe energia; na solidificação, a água líquida cede energia. Numa loja de consertos de aparelhos eletrônicos, podemos observar a fusão de uma liga metálica a solda. Esta liga de chumbo e estanho se funde em contato com a ponta quente do soldador. Várias ligas metálicas são utilizadas na fabricação de ferramentas, carros, aviões, etc. Elas são constituídas por uma mistura homogênea de substâncias no estado líquido, que, colocadas em moldes, são resfriadas até se solidificarem. Da mesma forma, obtêm-se o bronze (liga de 90% de cobre e 10% de estanho) e o latão (liga de 67% de cobre e 33% de zinco). As ligas de ferro e carbono, com algumas outras substâncias, produzem vários tipos de aço. O aço inoxidável (inox), por exemplo, é composto de 70,0% de ferro, 18,8% de cromo, 9,0% de níquel, 1,0% de cobre, 1,0% de molibdênio e 0,2% de carbono. Sempre que fornecemos energia para um objeto, sua temperatura aumenta? Enquanto a substância que constitui objeto não muda de estado, é correto dizer que sua temperatura aumenta quando recebe energia. Durante a mudança de estado, entretanto, apesar de receber ou ceder energia, a temperatura da substância permanece constante. A quantidade de energia que um objeto deve receber ou ceder para variar sua temperatura é denominada calor sensível, quantidade utilizada para provocar mudanças de estado chama-se calor latente. O calor latente é representado letra L. A quantidade de energia liberada em cada grama de água a 0 o C que se transforma em gelo a 0 o C chama-se calor latente de solidificação da água e vale -80 cal/g. O sinal negativo indica que cada grama de água cedeu 80 cal de energia ao solidificar. Já a quantidade de energia recebida 6

por grama de gelo a 0 o C para se transformar em água líquida a 0 o C é denominada calor latente de fusão da água e vale +80 cal/g. Isto é, cada grama de gelo precisa receber 80 cal de energia para se fundir. - L SOLIDIFICAÇÃO = +L FUSÃO Na tabela 1, apresentamos o calo latente e a temperatura de fusão para algumas substâncias puras. O calor latente de solidificação e o calor latente de fusão têm o mesmo valor, mas sinais opostos. A temperatura de fusão (ponto de fusão) e a temperatura de solidificação são iguais para uma mesma pressão. Observe, na tabela, que o calor latente de fusão é uma característica de cada substância. Substância Ponto de fusão ( O C) Calor latente de fusão (cal/g) Água 0 80 Álcool -114 25 Alumínio 659 95 Cloreto de sódio 800 124 Cobre 1083 49 Chumbo 327 5,5 Enxofre 119 9,2 Estanho 323 14 Ferro 1535 64 Mercúrio -39 2,7 Nitrogênio -210 6,1 Ouro 1063 15 Oxigênio -219 3,3 Prata 961 21 Zinco 419 24 Tabela 1: Calor latente de fusão à pressão de 1,0 atm. Dentre outros fatores, o ponto de fusão ou solidificação sofre alteração por causa da pureza da substância. A água do mar, por exemplo, só congela a -2,5 o C porque há muitos sais dissolvidos nela. Algumas substâncias, como a borracha, o asfalto e o plástico, não passam diretamente do estado sólido para o líquido, mas ficam pastosas. Elas são denominadas amorfas (sem forma), pois sua estrutura interna não apresenta regularidade como as substâncias das sólidas cristalinas, que têm ponto de fusão bem determinado. EXERCÍCIOS: 1. Indique uma situação em que tenha ocorrido: a) fusão; c) vaporização. b) solidificação; d) condensação. 2. A afirmação A temperatura de fusão de uma substância, submetida sempre à pressão de 1,0 atm, é sempre maior que sua temperatura de solidificação está certa ou errada? Justifique sua resposta. 3. O que acontece com a temperatura durante a mudança de estado de uma substância pura e cristalina? 4. É necessário mais energia para fundir 1,0 g de gelo ou 1,0 g de chumbo? Justifique sua resposta. (Considere que o gelo está a 0 o C, o chumbo a 327 o C e ambos estão submetidos à pressão de 1,0 atm. Consulte a tabela 1.) 5. Se o gelo e a água podem estar a 0 o C, por que usamos gelo e não água a 0 o C para resfriar bebidas? 2. VAPORIZAÇÃO E CONDENSAÇÃO (OU LIQUEFAÇÃO) Quais são as diferentes formas de um líquido vaporizar-se? Quando aquecemos um pouco de água numa panela, além da elevação de sua temperatura, observamos a formação de pequenas bolhas de gás nas paredes e no fundo do recipiente. De onde vêm estas bolhas? Á medida que a água esquenta, formam-se bolhas na superfície interna da panela. Aquecendo-se o líquido, as moléculas de água rompem as pontes de hidrogênio, separando-se umas das outras, formando o vapor d água, cuja existência é denunciada pela formação das bolhas. Durante o aquecimento, as bolhas aumentam em volume e quantidade, uma vez que mais moléculas rompem as ligações químicas. Algum tempo depois, as bolhas maiores desprendem-se do fundo, deixando o espaço livre para a formação de novas bolhas, sobem e abandonam o líquido (figura 4). Fig. 4 Fig. 3 7 A água entra em ebulição quando a pressão do vapor formado no aquecimento é igual pressão do ar sobre o líquido.

Por convecção o líquido vai sendo aquecido em sua parte superior. Quando a pressão do vapor de água no interior das bolhas atinge o valor da pressão atmosférica na superfície do líquido, uma grande quantidade de vapor abandona a panela. Este processo turbulento de mudança do estado líquido para o vapor é denominado vaporização por ebulição. Se medirmos a temperatura de ebulição (ponto de ebulição), verificaremos que a temperatura da água e do vapor à superfície do líquido permanece constante durante a mudança de estado. Em um copo tampado, com um pouco de líquido, a velocidade da evaporação depende da temperatura do líquido. Quanto mais aquecido ele estiver, maior será a quantidade de vapor obtido por evaporação. Depois de um certo tempo, a quantidade de líquido que evapora será igual à quantidade que condensa e é reabsorvida. Nessa situação, dizemos que a região próxima à superfície entre os dois meios, na qual está retido o vapor, está saturada. Isso significa que a evaporação é compensada pela condensação. Aumentando-se a chama, a água ferverá mais rapidamente, mas sua temperatura continuará a mesma. Por que sentimos frio quando saímos de uma piscina? Há ainda outra forma de a água vaporizar, chamada evaporação. Nesse processo, a água muda de estado lentamente e a qualquer temperatura. Tanto na ebulição como na evaporação, a substância deve receber energia, na forma de calor, para mudar de estado. Por isso, sentimos frio quando saímos de uma piscina: nosso corpo transfere energia para que a água sobre a pele evapore. Da mesma forma, em uma moringa ou filtro de barro, a evaporação da água pelas paredes porosas faz com que a água restante fique fresca. Nosso corpo também se refresca no verão pela evaporação do suor. Os cães, quando a temperatura é elevada, respiram rapidamente pela boca para favorecer a evaporação de sua saliva. Fig. 7 Quando estendemos a roupa no varal e está ventando, o vapor de água não chega a saturar-se nas proximidades da roupa, e a velocidade da evaporação aumenta. O mesmo ocorre quando sopramos uma xícara de café ou chá. Fig. 8 Fig. 5 Por que a roupa no varal seca mais rápido quando há vento? Ao assoprarmos uma xícara de chá ou café, facilitamos a evaporação do líquido e conseguimos resfriá-lo mais rapidamente. Você deve ter percebido esse fato quando soprou a gota de álcool sobre sua mão. A velocidade de evaporação também depende da área de contato com o ar. Por isso, a roupa demora mais para secar quando está dobrada. Um sólido pode evaporar? As pequenas bolas de naftalina (naftaleno) colocadas nos guarda-roupas vão diminuindo de volume e desaparecem sem liquefazerem-se: passam direto para o estado gasoso. Essa mudança de estado é denominada sublimação. Poucas substâncias sublimam à pressão e temperatura ambientes. Entre elas, destacamos o gelo seco (dióxido de carbono no estado sólido), utilizado para efeitos especiais em alguns espetáculos. Fig. 6 8 Fig. 9

É necessário mais energia para aquecer a água ou para fervê-la? Quando você aquece a água, aumentando sua temperatura até a ebulição, o tempo é menor do que aquele necessário para que, em ebulição, ela vaporize totalmente. Como a energia que a chama do fogão fornece é proporcional ao tempo que ela fica acesa, concluímos que a quantidade de energia recebida pela água para entrar em ebulição é menor do que a necessária para sua total vaporização. Nesta segunda etapa, apesar estar recebendo energia, a água não varia sua temperatura. Essa energia é utilizada apenas para sua mudança de estado. No caso da água, se a pressão for 1,0 atm sua temperatura de ebulição e condensação será 100 o C, e a quantidade de energia necessária para transformar 1,0 g de água em vapor, 540 cal. Para que ocorra a condensação (ou liquefação), cada grama de água deve ceder 540 cal de energia. Esses valores correspondem ao calor latente de ebulição (L ebuiição = 540 cal/g) e ao calor latente de condensação (L condensação = -540 cal/g) da água. - L ebulição = +L condensação Na tabela 2, apresentamos o calor latente e a temperatura de ebulição para algumas substâncias puras, à pressão de 1 atm. Substância Ponto de ebulição ( O C) Calor latente de ebulição (cal/g) Acetona 56 125 Água 100 540 Álcool 78 204 Chumbo 1744 209 Clorofórmio 61 61 Cobre 2595 1288 Enxofre 445 78 Éter 35 88 Ferro 300 1508 Fréon 12-29 38 Glicerina 290 196 Hélio -296 6 Mercúrio 357 70 Nitrogênio -196 48 Ouro 2966 376 Oxigênio -183 51 Prata 2212 559 Zinco 918 475 Tabela 2 Observe que algumas substâncias vaporizam-se por ebulição mais facilmente que outras. Compare, por exemplo, o calor latente de ebulição do álcool com o da água. sistema) durante sua mudança de estado. Isso é possível porque o calor latente de fusão ou ebulição (L) representa a quantidade de energia por grama necessária para mudar o estado físico de uma certa substância. Portanto, se multiplicarmos o calor latente pela massa da substância (m), obteremos a quantidade de energia (Q) envolvida nesse processo. Q = m.l Lembremos que, para substâncias puras e cristalinas, à pressão constante, as temperaturas de fusão e ebulição são bem definidas. Como a geladeira elétrica consegue refrigerar? Na figura 10, representamos o circuito fechado de um refrigerador doméstico simples, que é percorrido por uma substância refrigerante denominada fréon 12, cujo ponto de ebulição é baixo (veja a tabela 2). Acompanhe pelas setas o caminho percorrido por essa substância. Durante o percurso, ocorrem duas mudanças de estado. No congelador, o fréon vaporiza, absorvendo energia do interior da geladeira, onde estão alimentos, água e ar. Por isso, a água contida no ar se solidifica nas paredes do congelador, e os alimentos são congelados em seu interior. Além disso, por convecção, o ar mais quente, abaixo do congelador, é resfriado. A quantidade de energia utilizada nessa transferência é absorvida pelo fréon. Fig. 10 Você consegue localizar a parte quente da geladeira? Note também que o hélio se condensa a -269 o C. Isso significa que, à temperatura ambiente e à pressão 1,0 atm, ele está no estado gasoso. Que outras substâncias da tabela estão no estado gasoso à pressão de 1,0 atm e temperatura ambiente? Utilizando as tabelas 1 e 2, podemos calcular a quantidade de energia recebida ou cedida por um objeto (ou 9 O vapor de fréon, que se forma na tubulação do congelador, desce para o compressor, passando pelo condensador ou radiador, no qual se torna liquido. Nesse momento, essa substância transfere energia para o ambiente; por essa razão, a parte de trás da geladeira é quente. O fréon completa o ciclo, voltando ao congelador pelo tubo capilar. Note que o refrigerador esfria o que está dentro e esquenta o que está fora dele. Ou seja, ele retira energia de

seu interior e a transfere para o ambiente. Mas como é possível o mais frio aquecer o mais quente? Esse fato não ocorre espontaneamente. Os refrigeradores precisam de energia externa para realizar trabalho, que ocorre no compressor. Isso explica por que eles precisam utilizar energia elétrica. Esse aparelho, ao comprimir o fréon, aumenta sua pressão e temperatura. O radiador, que liquefaz o fréon, é constituído de uma longa serpentina com grades de metal acopladas, pintadas de preto para facilitar a transferência de energia ao ambiente. Como essa parte da geladeira precisa de boa ventilação, não devemos estender roupas ou panos para secar nas grades, pois isso diminui a eficiência da geladeira. Acompanhe na figura 10 a saída do fréon do condensador, ainda à alta pressão, mas já liquefeito: ele passa por um filtro, que retém impurezas, e segue por um tubo capilar (fino), que reduz sua pressão e aumenta sua velocidade de circulação. Ao atingir a serpentina do congelador, o fréon se expande, pois essa tubulação tem maior diâmetro que o capilar. Depois de vaporizar-se, já à baixa pressão, ele é aspirado pelo compressor, no qual sua pressão aumenta novamente e recomeça o ciclo. O funcionamento do compressor é controlado automaticamente por um termostato, cuja função é ligar o compressor quando a temperatura no congelador aumenta. Essa temperatura é regulada por um botão de graduação, que pode variá-la à medida que for necessário. Nos refrigeradores modernos, o termostato também aciona circuitos elétricos que provocam a fusão do gelo das paredes do congelador. Esse gelo, por ser isolante, não permite boa circulação entre o ar quente da parte de baixo e o ar frio da parte de cima. Por isso, o degelo periódico do aparelho é recomendável. Observe um bebedouro que refrigera a água e um freezer e verifique se eles têm algo em comum com o refrigerador. EXERCÍCIOS: 6. Qual a diferença entre a ebulição e a evaporação de uma substância? 7. Em qual dos recipientes abaixo o álcool evapora mais depressa? Justifique sua resposta. No verão, algumas pessoas regam quintais, ruas e umedecem o teto de suas casas. Por que isso refresca o ambiente? 8. Sabemos que verduras guardadas em um recipiente aberto na geladeira ficam com as folhas ressecadas após um certo tempo. O que acontece com a água que estava nas folhas das verduras? 9. O que é sublimação? 10. Qual das substâncias da tabela 2 cede maior quantidade de energia por grama ao se condensar? 11. Qual a quantidade de energia necessária para vaporizar, por ebulição, 200 g de água a 100 o C? Suponha uma pressão constante de 1,0 atm (consulte a tabela 2). 12. Imagine que, ao nível do mar, aqueçamos 100 g de água, inicialmente a 20 o C. a) Qual a quantidade de energia necessária para chegar ao ponto de ebulição? (Dados: c água = 1,0 cal/g o C e T ebulição = 100 o C.) b) Qual a quantidade de energia necessária para vaporizar 100 g de água? (Dado: L ebulição = 540 cal/g.) 13. Que mudanças de estado físico ocorrem no interior do refrigerador e em sua substância de operação (fréon 12)? 14. Que acontece com a troca de calor e a temperatura durante a solidificação de um grama de água? a) Absorve calor e a temperatura aumenta. b) Absorve calor e a temperatura permanece constante. c) Libera calor e a temperatura aumenta. d) Libera calor e a temperatura diminui. e) Libera calor e a temperatura permanece constante. 15. O calor latente de fusão do gelo é 80cal/g. Isso significa que são necessárias 80 calorias para a) se elevar de 1 o C a temperatura de 1 grama de gelo. b) se elevar de 1 o C a temperatura de 1 grama de água. c) se fundir 1 grama de gelo e aquecer a água restante de 1 o C. d) se fundir 1 grama de gelo, sem alterar a temperatura. e) solidificar 80 gramas de água, sem elevar sua temperatura. 16. A tabela mostra o ponto de fusão (P.F.) e o calor latente de fusão (C.L.) de algumas substâncias à pressão de 1 atm. Substância P.F.(0C) C.L. (cal/g) prata 961 21 chumbo 327 5,8 água 0 80 álcool -115 25 Com base nesses dados são feitas as seguintes afirmações: I. Para a pressão dada, a temperatura na qual ocorre a fusão é bem determinada para cada substância. II. Quanto maior o calor latente de fusão, tanto maior o ponto de fusão. III. É Necessário mais calor para fundir um grama de gelo a 0 o C do que um grama de chumbo a 327 o C. Quais estão corretas? a) Apenas I. d) Apenas II e III. b) Apenas II. e) I, II e III. c) Apenas I e III. 10

UM MODELO PARA A MUDANÇA DE ESTADO Podemos estabelecer um modelo para interpretar o fato de que a energia necessária para modificar o estado físico de uma substância pura não faz sua variar sua temperatura? Na figura 11, representamos as moléculas de uma mesma substância nos estados sólido e líquido, à temperatura de fusão. As moléculas do sólido vibram em torno de posições fixas e estão rigidamente ordenadas. É preciso mais energia para que os íons possam ficar mais livres no interior do objeto. As moléculas recebem energia, afastam-se e não interagem mais umas com as outras. Como só há variação de energia potencial de interação, a energia cinética média das moléculas não se altera durante o fenômeno. Por isso, a temperatura permanece constante na transformação do estado liquido para o de vapor. Como se interpreta, microscopicamente, a evaporação? Numa xícara de chá aquecida, nem todas as moléculas têm, num determinado momento, a mesma velocidade. Podemos admitir, entretanto que a energia cinética média das moléculas de água seja a mesma em todas as partes. As moléculas mais velozes podem escapar para o ar pela superfície do líquido, vaporizando-se. Fig. 11 Se este sólido recebe energia, na forma de calor, e começa a se fundir, esta energia é utilizada para modificar a estrutura cristalina, alterando a organização de seus íons. Isso modifica a energia potencial de interação entre as moléculas, mas quase não muda sua energia cinética média. Por essa razão, a temperatura não se altera durante a fusão. Podemos utilizar o mesmo modelo para a ebulição? A figura 12 mostra as moléculas de uma mesma substância nos estados líquido e gasoso, à temperatura de ebulição. No líquido, há interação entre as moléculas, que se mantêm unidas, porém não tão rigidamente como no estado sólido. Se, nessa condição, o líquido recebe energia, na forma de calor, entra em ebulição, utilizando-a para alterar sua estrutura interna. Fig. 13 Como as moléculas que ficam são as menos velozes, a energia cinética média diminui, e o chá vai ficando mais frio. Curva de Aquecimento Fig. 12 11 As mudanças de estado das substâncias são muito importantes nos processos industriais (obtenção de metais puros, formação de ligas, destilação de petróleo, fabricação de vidro, etc.). Vamos estudar mais detalhadamente a mudança de estado da água, por ser uma substância fácil de observar e fundamental para a vida. A curva de aquecimento da água representa a temperatura no eixo das ordenadas (vertical) e a energia fornecida ou cedida nas abscissas (horizontal). Essa curva foi obtida com o aquecimento de 10 g de gelo picado a -10 o C, à pressão constante de 1,0 atm. Vamos supor que toda a massa de gelo esteja sempre à mesma temperatura. Na prática, isso não é fácil de obter, porque o gelo é um bom isolante.

Fig. 14: Curva de aquecimento para 10 g de gelo Após a ebulição total da água, sua temperatura começa a subir novamente se ela continuar recebendo energia (trecho EF). Nas etapas AB, CD e EF, a água está nos estados sólido, líquido e gasoso, respectivamente. Na etapa BC, ocorre fusão e na DE, ebulição. No ponto B, a substância é sólida; no C, líquida, e, em um ponto intermediário, parte da substância está no estado sólido e parte no líquido. As curvas de aquecimento para as substâncias puras e cristalinas são semelhantes à da figura 14, com valores distintos para os pontos de fusão e ebulição e diferentes posições para os pontos A, B, C, D, e E no eixo das abscissas. A marcação da energia também depende da quantidade de água. Quando uma substância cede energia e ocorrem condensação e solidificação, podemos construir um gráfico semelhante. Acompanhe o gráfico da temperatura inicial do gelo, t A = -10 o C. Ao receber energia, a temperatura sobe até t B = 0 o C. Considerando que o calor específico do gelo é c gelo = 0,5 cal/g. o C, a quantidade de energia para essa etapa AB é calculada da seguinte forma: Q = m.c.δt = 10.0,5.[0 - (-10)] = 50cal Note que, ao receber 50 cal, o gelo aquece até 0 o C. Na próxima etapa, BC, ocorre a mudança de estado (fusão), mas a temperatura permanece constante. Considerando o calor latente de fusão do gelo L fusão = 80 cal/g, a quantidade de energia para completar a fusão é calculada desta maneira: Q = m.l =10.80 = 800cal A marcação no gráfico é cumulativa no eixo horizontal (50 + 800 = 850 cal) e, no eixo vertical, deve permanecer em 0 o C durante a fusão. Depois que todo o gelo derreteu, a temperatura da água líquida começa a subir de novo até chegar a 100 o C. Considerando que o calor específico da água é c água = 1,0 cal/g. o C, a quantidade de energia para essa etapa CD é calculada da seguinte forma: Q = m.c.δt = 10.1.(100-0) = 1000 cal A marcação no gráfico também deve ser cumulativa no eixo horizontal (850 + 1000 = 1850 cal). No eixo vertical, chegamos até 100 o C, temperatura máxima da água líquida, à pressão normal. Na próxima etapa, DE, há outra mudança de estado: a vaporização por ebulição. A temperatura permanece constante durante o processo, e a quantidade de energia necessária para toda a água tornar-se vapor, considerando-se o calor latente de ebulição L ebuição = 540 cal/g, é calculada desta forma: Q = m.l = 10.540 = 5400 cal Fig. 15: Representação da curva de resfriamento da água à pressão de 1,0 atm. EXERCÍCIOS: 17. Considerando o modelo que usamos até agora, qual a explicação microscópica que justifica o fato de a temperatura permanecer constante durante a mudança de estado? 18. Explique por que a roupa no varal seca mais depressa em dias quentes. 19. Tem-se 20 g de gelo inicialmente a -20 o C. a) Considerando a pressão constante, 1,0 atm; o calor especifico do gelo, 0,50 cal/g. o C; o calor específico da água liquida, 1,0 cal/g. o C; o calor latente de fusão do gelo, 80 cal/g e o calor latente de ebulição da água, 540 cal/g, determine a quantidade de energia total, na forma de calor, necessária para transformar o gelo em vapor de água a 100 o C. b) Construa, em escala, a curva de aquecimento deste exercício. 20. O gráfico deste exercício representa a curva de aquecimento de 100 g de mercúrio, obtida à pressão constante de 1,0 atm. Observe o gráfico e determine: A marcação no gráfico deve ser cumulativa no eixo horizontal (1850 + 5400 = 7250 cal) e, no eixo vertical, permanecer em 100 o C durante a vaporização por ebulição. 12 a) o ponto de fusão do mercúrio; b) o ponto de ebulição do mercúrio;

c) a quantidade de energia necessária para fundir a substância; d) o calor latente de fusão da substância; e) o calor latente de solidificação da substância; f) a quantidade de energia necessária para vaporizar a substância; g) o calor latente de ebulição da substância; h) o calor latente de condensação da substância; i) o calor especifico do mercúrio no estado liquido. 33. (UFRGS) - Água inicialmente a 20 o C é aquecida numa chaleira até atingir 100 o C. O gráfico mostra como a temperatura T cresceu em função do tempo t. Depois do instante t 0, assinalado no gráfico, a água continua recebendo calor. Nestas condições, a representação gráfica mais correta do comportamento da temperatura da água, em função do tempo, é: 31. Um certo corpo recebe calor durante um intervalo de tempo. Pode-se afirmar que, neste mesmo intervalo de tempo a sua temperatura a) aumenta. b) diminui. c) permanece estacionária. d) pode aumentar como diminuir. e) tanto pode aumentar como permanecer estacionária. 32. (UFRGS) - O gráfico abaixo representa, em função do tempo, a leitura de um termômetro que mede a temperatura de uma substância inicialmente no estado sólido, contida num recipiente. O conjunto é aquecido uniformemente numa chama de gás, a partir do instante zero; depois de algum tempo o aquecimento é desligado. A temperatura de fusão é: a) 40 o C b) 45 o C c) 50 o C d) 53 o c e) 55 o C 34. (UFRGS) - As moléculas de um líquido encontram-se em permanente agitação, movimentando-se em todas as direções, com velocidades de módulos variados. Algumas moléculas que atingem a superfície do líquido, com valores de velocidade suficientemente altos, conseguem escapar do seu interior. Considerando que são as moléculas de maior velocidade que escapam do líquido e os de menor velocidade que nele permanecem, a energia cinética média das moléculas do líquido diminui, o que representa um decréscimo da sua temperatura. O número de moléculas que escapa por unidade de tempo depende de fatores como a temperatura do líquido, a área de sua superfície livre e a ventilação nas proximidades dessa superfície. O texto acima refere-se ao fenômeno de a) evaporação. d) condensação. b) sublimação. e) solidificação. c) fusão. 35. (PUC) - Ao fornecermos calor continuamente a uma substância inicialmente no estado sólido, sob pressão constante, obtemos o gráfico representado abaixo. 13

Referentemente aos trechos assinalados, pode-se afirmar que a) AB representa o aquecimento da substância no estado sólido. b) BC representa o aquecimento da substância no estado liquido. c) CD representa o aquecimento da substância no estado de vapor. d) DE representa o ponto de fusão da substância. e) EF representa o ponto de vaporização da substância. 36. (UFRGS) - Um bloco de gelo, a uma temperatura não determinada, recebe uma quantidade não especificada de calor. Nessas condições ocorre necessariamente uma mudança a) na temperatura do bloco de gelo. b)de estado. c) na energia interna do bloco de gelo. d) no calor específico do gelo. e) na capacidade térmica do bloco de gelo. 37. (FURG 2005) O gráfico representa a temperatura de 10 g de um líquido, inicialmente a 0 o C, em função do calor absorvido por ele. Quais são, respectivamente, os valores do calor específico, calor de vaporização e temperatura de ebulição do líquido? Entendendo boneco de neve como sendo boneco de gelo e que com o termo evaporou a mãe se refira à transição água vapor, pode-se supor que ela imaginou a seqüência gelo água vapor água. As mudanças de estado que ocorrem nessa seqüência são (A) fusão, sublimação e condensação. (B) fusão, vaporização e condensação. (C) sublimação, vaporização e condensação. (D) condensação, vaporização e fusão. (E) fusão, vaporização e sublimação. 39. (FARGS 2005/I) Um corpo que, do estado sólido, pássa diretamente para o estado gasoso, apresenta uma mudança de fase denominada (A) solidificação. (C) condensação. (E) fusão. (B) vaporização. (D) sublimação 40. (UFRGS 2004) Uma determinada quantidade de calor é fornecida a uma amostra formada por um bloco de 1 kg de gelo, que se encontra inicialmente a -50 o C, até que toda a água obtida do gelo seja completamente vaporizada. O gráfico abaixo representa a variação de temperatura da amostra e a quantidade mínima de calor necessária para completar cada uma das transformações sofridas pela amostra. (A) 0,2 cal/g. o C, 60 cal/g e 90 o C. (B) 0,5 cal/g. o C, 300 cal/g e 90 o C. (C) 0,5 cal/g. o C, 60 cal/g e 60 o C. (D) 5,0 cal/g. o C, 300 cal/g e 60 o C. (E) 10,0 cal/g. o C, 600 cal/g e 60 o C. 38. (UNESP 2005) Nos quadrinhos da tira, a mãe menciona as fases da água conforme a mudança das estações. Nos estágios de fusão e de vaporização registrados no gráfico, quais são, respectivamente, o calor latente de fusão do gelo e o calor latente de vaporização da água, ex-pressos em J/g? (A) 105 e 335. (B) 105 e 420. (C) 105 e 2.360. (D) 335 e 420. (E) 1335 e 2.360. 41. (PUC/RS 2004/I) Numa garrafa térmica a 20 o C, contendo água também a 20 o C, é colocado um pedaço de gelo com 200g a 0 o C. Na situação final de equilíbrio térmico, verifica-se uma mistura de água e 100g de gelo. Sendo de 80 cal/g o calor de fusão do gelo, o calor absorvido (da garrafa 14

térmica e da água que nela se encontrava) pelo gelo e a temperatura final são, respectivamente, (A) 1,6kcal e 20 o C (C) 6,0kcal e 10 o C (E) 8,0kcal e 0 o C (B) 3,0kcal e 10 o C (D) 6,4kcal e 0 o C 42. (FAPA 2003/I) Para responder a esta questão, utilize os dados a seguir: Calor latente de fusão do gelo: 320 kj/kg Calor latente de vaporização da água: 2240 kj/kg A mesma quantidade de energia que é necessária para vaporizar 1 kg de água a 100 o C é transferida para fundir uma massa m de gelo a 0 o C. A massa m de gelo, em kg, é de (A) 1 (B) 4 (C) 5 (D) 7 (E) 14 (PUC/RS 2003/II) INSTRUÇÃO: Responder à questão 43 com base nas afirmações a seguir. I. A geada sobre as plantas é constituída por partículas de gelo que caíram da atmosfera. II. Ë possível, alterando a pressão, fazer água ferver a 20 o C. III. O gelo flutua na água devido ao ar aprisionado no seu interior. 43. Pela análise das afirmações, conclui-se que somente (A) está correta a l. (C) está correta a III. (E) estão corretas a II e a III. (B) está correta a II. (D) estão corretas a I e a II. (PUC/RS 2003/II) INSTRUÇÃO: Responder à questão 44 com base nas afirmativas a seguir. Muitas pessoas, ao cozinharem, se preocupam com a economia de gás e adotam algumas medidas práticas, como: I. deixar o fogo baixo do inicio ao fim, pois assim se obtém cozimento mais rápido; II. baixar o fogo quando a água começa a ferver, pois a temperatura permanece constante durante a ebulição; III. deixar o fogo alto do início ao fim, obtendo uma constante elevação de temperatura, mesmo após o inicio da ebulição. 44. Pela análise das afirmativas, conclui-se que somente (A) está correta a I. (C) está correta a III. (E) estão corretas a ll e a lll. (B) está correta a II. (D) estão corretas a I e a III. 45. (UFMA 2003/F1) Certa quantidade de gelo, à temperatura de -7ºC, foi colocada num recipiente adiabático, de capacidade térmica desprezível contendo 500 g de água pura à temperatura de 40ºC, sob pressão normal. Após algum tempo, a temperatura de equilíbrio da mistura estabilizou em 30ºC. Considerando que: c gelo = 0,5 cal/gºc, c água = 1,0 cal/gºc e L f = 80 cal/g, a massa de gelo em gramas, colocada no recipiente, foi de aproximadamente: (A) 54 (B) 44 (C) 34 (D) 64 (E) 74 46. (ULBRA 2003/I) Nos dias frios de inverno, quando uma pessoa expele ar pela boca, forma-se uma espécie de fumaça, próxima ao rosto. Este fenômeno ocorre porque a pessoa (A) provoca evaporação da água existente na atmosfera; (B) expele ar quente e úmido que se esfria, ocorrendo a condensação dos vapores expelidos; (C) provoca liquefação do ar próximo, com seu calor; (D) expele ar frio que provoca condensação do vapor d água na atmosfera; (E) expele ar quente que condensa o vapor d água existente na atmosfera. 47. (UNISC 2003/I) Os fenômenos descritos a seguir apresentam tipos de mudanças de fase. Em qual dos fenômenos teremos a mudança de fase denominada sublimação (A) Um pedaço de gelo se derrete ao ser retirado da geladeira. (B) Uma roupa molhada seca ao Sol. (C) Um pedaço de naftalina desaparece no interior de uma gaveta. (D) A superfície externa e uma garrafa de cerveja, muita fria, fica coberta de gotículas de água em um dia úmido. (E) O ciclo da água na natureza. 48. (PUC/RS 2002/I) Colocam-se 420g de gelo a 0 o C num calorímetro com água a 30 o C. Após atingida a temperatura de equilíbrio térmico, verifica-se que sobraram 20g de gelo. Sendo de 80caI/g o calor de fusão da água, é correto afirmar que a temperatura final de equilíbrio térmico e a quantidade de calor ganho pelo gelo são, respectivamente, (A) 30 o C e 50kcal (C) 15 o C e 40kcaI (E) 0 o C e 32kcal (B) 30 o C e 45kcal (D) 0 o C e 38kcal 49. (UERGS 2002/II) O calor latente de fusão do gelo é 80 cal/g. Isso significa que 100 g de (A) gelo a 0 ºC devem receber 80 cal para fundir total-mente. (B) gelo a 0 ºC devem receber 800 cal para fundir totalmente. (C) água a 0 ºC devem liberar 80 cal para solidificar-se totalmente. (D) água a 0 ºC devem liberar 800 cal para solidificar-se totalmente. (E) água a 0 ºC devem liberar 8000 cal para solidificar-se totalmente. Gabarito: 31E, 32C, 33A, 34A, 35A, 36C, 37C, 38B, 39D, 40E, 41E, 42E, 43B, 44B, 45B, 46B, 47C, 48E, 49E. 15