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22 Coleção Estudo Frente A Módulo 02 GABARITO Fixação 01. F F F F F F 02. B 03. B 04. A) O gelo sofre fusão: H2O(s) → H2O() O gelo seco sofre sublimação: CO2(s) → CO2(g) Essas transformações físicas esfriam as bebidas porque são endotérmicas, isto é, absorvem calor dos líquidos, diminuindo suas temperaturas. B) O copo d corresponde ao copo x da condição inicial, pois seu volume é menor que o do copo c, onde foi colocado o gelo (flutuação). Os cubos sólidos que afundam (gelo seco) estão no copo x. Sim, no copo y, onde havia gelo no início (copo c). A água líquida que se formou diluiu o álcool da bebida original. 05. C Propostos 01. A 02. A) Evaporação e liquefação. B) A evaporação na superfície da água salobra e a liquefação na superfície do plástico. C) A evaporação, que ocorre com absorsão de energia proveniente do Sol. 03. C 04. C 05. B 06. B 07. E 08. C 09. E 10. A) A: sólido C: líquido E: gás B) Vaporização ou ebulição. Passagem do estado líquido para o gasoso. C) 30 ºC D) Entre 15 e 20 ºC 11. B 12. C 13. A flecha indicada por c. 14. V F F F V 15. A) Considerando a mesma massa, A = álcool e B = água. O álcool é menos denso, logo, ocupa um volume maior que a água. B) O frasco A contém maior número de átomos. Nálcool = (M/46) . 9 átomos por molécula Nálcool ≅ 0,195M mol de átomos. Nágua = (M/18) . 3 átomos por molécula Nágua ≅ 0,166M mol de átomos. 16. D 17. B 18. D 19. D 20. B Seção Enem 01. C 02. C 03. A 04. E 04. (Enem–2010) Com a frequente adulteração de combustíveis, além de fiscalização, há necessidade de prover meios para que o consumidor verifique a qualidade do combustível. Para isso, nas bombas de combustível existe um densímetro, semelhante ao ilustrado na figura. Um tubo de vidro fechado fica imerso no combustível, devido ao peso das bolinhas de chumbo colocadas no seu interior. Uma coluna vertical central marca a altura de referência, que deve ficar abaixo ou no nível do combustível para indicar que sua densidade está adequada. Como o volume do líquido varia com a temperatura mais que o do vidro, a coluna vertical é preenchida com mercúrio para compensar variações de temperatura. Mercúrio Bolinhas de Chumbo Combustível De acordo com o texto, a coluna vertical de mercúrio, quando aquecida, A) indica a variação da densidade do combustível com a temperatura. B) mostra a diferença de altura da coluna a ser corrigida. C) mede a temperatura ambiente no momento do abastecimento. D) regula a temperatura do densímetro de acordo com a do ambiente. E) corrige a altura de referência de acordo com a densidade do líquido. 23Editora Bernoulli MÓDULO Por que estudar os gases? Historicamente, foram experiências com gases que promoveram o desenvolvimento dos primórdios da teoria atômica. Na vida prática, uma série de compostos industrialmente importantes são gases nas temperaturas usuais. Conceitualmente, é possível, por meio do estudo matemático da teoria cinética dos gases, chegar ao conceito mais completo de temperatura e, ainda, conhecer algo acerca do tamanho de átomos e moléculas e das forças que eles exercem uns sobre os outros. O ESTADO GASOSO Esse estado tem como principais características físicas: • Grande distância entre as partículas constituintes. • As velocidades de movimentação das partículas são altas. • Os movimentos possíveis são: vibracional, rotacional e translacional de longo alcance. • As partículas possuem alta energia cinética. • Forças de atração e repulsão baixas. • Grande expansibilidade: os gases sempre se expandem tendendo a ocupar todo o volume do recipiente que os contém. • Grande difusibilidade: os gases misturam-se formando misturas homogêneas. • Grande compressibilidade: há uma grande variação do volume com o aumento da pressão. • Grande dilatabilidade: há uma grande variação do volume com o aumento da temperatura. Esquema: VARIÁVEIS DE ESTADO As variáveis de estado são p (pressão), V (volume) e T (temperatura). Elas caracterizam fisicamente qualquer material em um dos três estados físicos. Geralmente, o volume de qualquer material (sólido, líquido ou gasoso) é determinado pelas relações entre as variáveis p e T, além da quantidade de matéria, que é expressa pelo número de mols. A expressão matemática que relaciona tais variáveis é denominada equação de estado. Para os estados sólido e líquido, essas equações são algebricamente complexas, podendo diferir de substância para substância devido às fortes interações entre suas partículas. Contudo, os gases são os únicos que possuem equações de estado algebricamente simples, que se aplicam a quase todos os sistemas gasosos. Isso ocorre porque, nesse estado, as moléculas são praticamente independentes devido à grande distância entre elas (a natureza das moléculas individuais não afeta fortemente o comportamento do gás como um todo). Tendo como base noções básicas, primeiro estudaremos as variáveis de estado para, posteriormente, determinarmos a equação de estado para os gases. Volume É o espaço ocupado por um gás. No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de volume é o metro cúbico, espaço interno de um cubo de arestas de 1 m de comprimento. Entretanto, no nosso estudo, lançaremos mão das unidades usuais: litro (L), decímetros cúbicos (dm3), mililitros (mL) e centímetros cúbicos (cm3). As relações entre essas unidades são: 1 m3 = 1 000 L 1 L = 1 000 mL 1 L = 1 000 cm3 1 L = 1 dm3 1 mL = 1 cm3 QUÍMICA FRENTE Estudo físico dos gases 01 B 24 Coleção Estudo Frente B Módulo 01 Pressão É força por unidade de área. p = A F A pressão é uma grandeza escalar, o que equivale dizer que a pressão exercida sobre uma área A é a soma de forças menores, iguais entre si e distribuídas em cada unidade de área. força F área A pressão p unidade de área OBSERVAÇÃO A é um componente vetorial da superfície. No Sistema Internacional (SI), a unidade de pressão é o Pascal (Pa) ou N/m2 (newton por metro quadrado). No sistema CGS, Dina/cm2 e nos sistemas usuais, a unidade de pressão pode ser expressa em atmosferas (atm), milímetros de mercúrio (mmHg) e torricelli (Torr), e as relações entre essas unidades são: 1 atm = 1,013x105 Pa 1 mmHg = 133,322 Pa 1 atm = 760 mmHg 1 atm = 760 Torr 1 mmHg = 1 Torr 1 bar = 0,98716 atm 1 bar = 1,0x105 Pa Pressão atmosférica É a pressão que a camada de ar exerce sobre a superfície terrestre. A pressão atmosférica varia com a altitude. Veja o esquema a seguir: Belo Horizonte Ipatinga Guarapari 0 m 220 m 900 m Ao nível do mar (altitude zero), a camada de ar que exerce pressão sobre a superfície terrestre é a maior possível, ou seja, é a pressão exercida pela atmosfera inteira; assim, a pressão atmosférica é igual a 1 atm. Quanto mais alta está a localidade, menor é a camada de ar que atua sobre a superfície terrestre; logo, menor será a pressão atmosférica. Relação atm x mmHg Para estabelecermos a relação entre as unidades atm e mmHg, precisamos saber como determinar experimentalmente a pressão. A seguir está representado um esquema que mostra a determinação da pressão atmosférica a partir da utilização de um barômetro. Veja a figura. (vácuo) h = 76 cm A B O barômetro é constituído por um tubo vertical contendo mercúrio, mergulhado em uma cuba, também contendo mercúrio. O tubo vertical é completamente evacuado de todos os gases, com exceção de uma pequena quantidade de vapor do próprio mercúrio. A altura da coluna de mercúrio acima do nível do líquido é uma consequência da pressão aplicada na superfície do mercúrio pela atmosfera circundante. Ao nível do mar, a coluna de mercúrio possui uma altura de 760 mm. Assim: 1 atm = 760 mmHg Temperatura A temperatura é uma medida do grau de agitação das partículas de um sistema, ou ainda, é uma medida da energia cinética média das partículas, porque quanto maiora temperatura, maior é a velocidade de movimentação dessas partículas. Termodinamicamente: Ecinética = constante . T Mecanicamente: Ecinética = 2 1 mv2 T ∝ v2