Diagrama de fases
Prof. Vogt
1. O gráfico a seguir indica esquematicamente o diagrama
da pressão (p) exercida sobre uma substância em função
de sua temperatura (θ):
Quais as correspondentes fases do estado de agregação
das partículas dessa substância, indicadas pelas regiões
assinaladas na figura?
2. (FUVEST) Enche-se uma seringa com pequena
quantidade de água destilada a uma temperatura um pouco
abaixo da temperatura de ebulição. Fechando o bico, como
mostra a figura A a seguir, e puxando rapidamente o
êmbolo, verifica-se que a água entra em ebulição durante
alguns instantes (veja figura B). Podemos explicar este
fenômeno considerando que:
a) na água há sempre ar dissolvido e a ebulição nada mais
é do que a transformação do ar dissolvido em vapor.
b) com a diminuição da pressão a temperatura de ebulição
da água fica menor do que a temperatura da água na
seringa.
c) com a diminuição da pressão há um aumento da
temperatura da água na seringa.
d) o trabalho realizado com o movimento rápido do êmbolo
se transforma em calor que faz a água ferver.
e) calor específico da água diminui com a diminuição da
pressão.
3. A influência da pressão nas mudanças de estado da
matéria é a explicação para o seguinte fato:
I. no Rio de Janeiro, a água ferve a uma temperatura mais
elevada que em Belo Horizonte;
II. no Rio de Janeiro, o gelo funde-se a uma temperatura
maior que em Belo Horizonte;
III. aumentando a pressão sobre as substâncias sólidas
cristalinas em geral, aumentamos o valor de sua
temperatura de fusão.
Quais são as afirmativas verdadeiras (V) e quais são as
falsas (F)?
4. O diagrama de estado
esquematizado abaixo:
de
uma
substância
é
Agora, leia as afirmativas:
(01) Na região A, a substância encontra-se no estado
sólido.
(02) Na região B, a substância encontra-se no estado
líquido.
(04) Nas regiões C e D, a substância encontra-se no estado
de vapor.
(08) K é o ponto triplo e Z, o ponto crítico dessa substância.
(16) Na região D, a substância não pode ser liquefeita por
mera compressão isotérmica.
(32) A sublimação de uma substância só pode ocorrer a
uma pressão abaixo da pressão do ponto triplo.
Dê como resposta a soma dos valores associados às
afirmativas corretas.
5. (PUC) A temperatura de fusão de uma substância
depende da pressão que é exercida sobre ela. O aumento
de pressão sobre um corpo ocasiona, na sua temperatura
de fusão:
a) um acréscimo, se o corpo, ao se fundir, se expande.
b) um acréscimo, se o corpo, ao se fundir, se contrai.
c) um decréscimo, se o corpo, ao se fundir, se expande.
d) um decréscimo para qualquer substância.
e) um acréscimo para qualquer substância.
6. (UFPR) Pode-se atravessar uma barra de gelo usando-se
um fio metálico em cujas extremidades estão fixos corpos
de pesos adequados, sem dividir a barra em duas partes.
Qual é a explicação para tal fenômeno?
a) A pressão exercida pelo fio metálico sobre o gelo abaixa
seu ponto de fusão.
b) O gelo, já cortado pelo fio metálico devido à baixa
temperatura, solda-se novamente.
c) A pressão exercida pelo fio sobre o gelo aumenta seu
ponto de fusão, mantendo a barra sempre sólida.
d) O fio metálico, estando naturalmente mais aquecido,
funde o gelo; esse calor, uma vez perdido para a atmosfera,
deixa a barra novamente sólida.
e) Há uma ligeira flexão da barra; as duas partes, já
cortadas pelo arame, são comprimidas uma contra a outra,
soldando-se.
7. (UNIFESP) A sonda Phoenix, lançada pela NASA,
detectou em 2008 uma camada de gelo no fundo de uma
cratera na superfície de Marte. Nesse planeta, o gelo
desaparece nas estações quentes e reaparece nas
estações frias, mas a água nunca foi observada na fase
líquida. Com auxílio do diagrama de fase da água, analise
as três afirmações seguintes.
760 mm de mercúrio e ela diminui 10 mm de mercúrio para
cada 100 m de altitude.
Temperatura de fervura da água em função da pressão.
Pressão (mmHg)
Temperatura (°C)
600
/
94
640
/
95
680
/
97
720
/
98
760
/
100
800
/
102
840
/
103
880
/
105
920
/
106
960
/
108
1000
/
109
1040
/
110
I - O desaparecimento e o reaparecimento do gelo, sem a
presença da fase líquida, sugerem a ocorrência de
sublimação.
II - Se o gelo sofre sublimação, a pressão atmosférica local
deve ser muito pequena, inferior à pressão do ponto triplo
da água.
III - O gelo não sofre fusão porque a temperatura no interior
da cratera não ultrapassa a temperatura do ponto triplo da
água.
De acordo com o texto e com o diagrama de fases, pode-se
afirmar que está correto o contido em:
a) I, II e III.
b) II e III, apenas.
c) I e III, apenas.
d) I e II, apenas.
e) I, apenas.
8. Um sistema em equilíbrio pode consistir de certo número
de fases. As três fases mais comuns são sólido, líquido e
vapor. Cada fase em equilíbrio é uma região de composição
uniforme. Uma forma comum de relação matemática
descrevendo este tipo de equilíbrio é a regra de fases:
F=C–P+2
onde F = número de graus de liberdade, C = número de
componentes e P = número de fases. Esta equação aplicase de forma simples aos sistemas na ausência de
ocorrência de reações e se somente temperatura, pressão e
concentração puderem sofrer variação. Uma interpretação
correta do diagrama de fases da água permite afirmar que:
a) Se o feijão fosse colocado em uma panela de pressão a
880 mm de mercúrio, em quanto tempo ele ficaria pronto?
b) Em uma panela aberta, em quanto tempo o feijão ficará
pronto na cidade de gramado (RS) na altitude de 800 m?
c) Em que altitude o tempo de cozimento do feijão (em uma
panela aberta) será o dobro do tempo de cozimento ao nível
do mar?
10. No diagrama de fases da água, é apresentada uma
transformação A →B.
I - o ponto O representa uma situação única, na qual sólido,
líquido e vapor têm a mesma temperatura e pressão e,
assim, estão todos em equilíbrio.
II - na curva OB, coexiste o equilíbrio líquido-vapor, e o
número de graus de liberdade (F) é 2.
III - existe um único valor de F para o qual o número de
componentes (C) é igual ao número de fases (P).
IV - no ponto triplo, a temperatura é muito estável, não
variando enquanto as três fases estiverem presentes.
V - para uma região do diagrama onde F = 1, uma única
fase está presente.
a) Quais os significados dos pontos A, B, C e D?
b) Qual a quantidade de calor trocada na transformação A
→B? Dados: mágua = 100g, cgelo = 0,5cal/goC, cágua =
1cal/goC, cvapor = 0,5cal/goC, Lfusão = 80cal/g, Lvaporização =
540cal/g.
9. (UNICAMP) No Rio de Janeiro (ao nível do mar), uma
certa quantidade de feijão demora 40 minutos em água
fervente para ficar pronta. A tabela adiante fornece o valor
da temperatura da fervura da água em função da pressão
atmosférica, enquanto a gráfico fornece o tempo de
cozimento dessa quantidade de feijão em função da
temperatura. A pressão atmosférica ao nível do mar vale
2
Gabarito
1. I – Sólido II – Líquido III – Vapor IV – Gás
2. B
3. I – V; II – F; III – V
4. 51
5. A
6. A
7. D
8. I – V, II – F, III – V, IV – V, V – F
9. a) 20 min b) 60min c) 1200m
10. a) A: sólido, C: fusão, D: vaporização, B: vapor; b) 77kcal