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Questão 79 Unesp 2025 - 1ª fase

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Questão 79

Hidrostática Equações de Clapeyron (Física)

A figura representa um termômetro a gás, constituído por um balão com gás ideal conectado a um sistema de vasos comunicantes que contém mercúrio. Para aferir a temperatura de um determinado líquido colocado em um recipiente, o balão, com 0,25 mol de gás, foi mergulhado nesse líquido até que o equilíbrio térmico entre o gás e o líquido fosse atingido, estabilizando o desnível entre as colunas de mercúrio em 152 mm, conforme a figura. Considere que, nessa medição, as capacidades térmicas do balão e dos vasos comunicantes sejam desprezíveis.

Sabendo que, na situação de equilíbrio, o volume ocupado pelo gás foi de 6 ×103 m3 , que a pressão atmosférica no local do experimento era de 105 Pa=760 mmHg, e considerando o valor de 8 J/mol·K para a constante universal dos gases ideais, a temperatura obtida para o líquido, nesse experimento, foi de



a)

350 K.

b)

380 K.

c)

370 K.

d)

360 K.

e)

340 K.

Resolução

Em um vaso comunicante, dois pontos pertencentes a um mesmo fluido que estejam no mesmo nível possuem a mesma pressão. Dessa forma, podemos afirmar que os pontos A e B da figura abaixo possuem pressões iguais:

pA=pB

A pressão sobre o ponto A é igual à pressão do gás, enquanto a pressão sobre o ponto B é igual à soma da pressão hidrostática do mercúrio (152 mmHg) com a pressão atmosférica (760 mmHg):

pGÁS=pHg+patm=152+760=912 mmHg

Dado que 760mmHg correspondem a 1,0.105 Pa, temos

760 mmHg105 Pa912 mmHgpGASpGAS=1,2·105 Pa

Finalmente, utilizando a equação de estado dos gases perfeitos, temos

p·V=n·R·T1,2×105·6×10-3=0,25·8·T  T=360 K.