Lista de exercício diagrama de fases

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Exercícios 4 – Diagramas de Fase 
1. É dado o diagrama de fases de uma substância: 
 
a) O que representam os pontos x, y, w e z assinalados no gráfico? 
b) Sob pressão normal (1 atm) e à temperatura ambiente (200C), em que fase se encontra a substância? 
c) Assinale no diagrama as regiões correspondentes às fases sólida, líquida e de vapor. 
 
2. Dado o diagrama de fases de uma substância, pergunta-se: 
 
a) Que mudança de fase ocorre quando a substância passa do 
estado A para o estado B? 
b) Que mudança de fase ocorre na passagem do estado B para o 
estado C? 
c) Em que fase pode encontrar-se a substância no estado 
representado pelo ponto D? 
d) E nos estados representados pelos pontos E, F e G? 
e) Qual dos pontos assinalados no diagrama é o ponto triplo ou 
tríplice e por que recebe esse nome? 
 
 
3. (Unemat-MT) Dado o diagrama de fases de uma determinada substância abaixo com pressão medida em atm e 
temperatura em graus Celsius, avalie as afirmações: 
 
 
01) Na passagem do estado X para o Y ocorre a vaporização. 
02) Na passagem do estado Y para o Z ocorre a fusão. 
04) Sob pressão de 5 atm e temperatura de 35
0
C, a substância se encontra no estado líquido. 
08) Se a substância for expandida isotermicamente, a partir do estado X, ela poderá sofrer sublimação. 
16) O ponto A está sobre a curva de sublimação. 
Dê como resposta a soma dos números que precedem as afirmações corretas. 
 
5 
10 
5 
35 
2 
 
4. (UEL – PR) O gráfico abaixo representa o diagrama de fases da água. A linha A representa a pressão na cidade de 
Paranaguá, no litoral paranaense. A linha B, na cidade de Londrina, e a linha C, no pico Paraná (ponto culminante do 
estado do Paraná). 
 
Com base nesse gráfico são feitas as seguintes afirmativas: 
I. Utilizando-se sistemas de aquecimento idênticos para aquecer 
massas iguais de água, com as mesmas temperaturas iniciais, até o 
ponto de vapor, gasta-se mais energia na cidade de Londrina que 
no pico Paraná. 
II. Nas três localidades, o gasto de energia para aquecer quantidades 
iguais de água, do ponto de gelo até o ponto de vapor, é o mesmo. 
III. A temperatura do ponto de gelo em Paranaguá é maior que a 
temperatura do ponto de gelo em Londrina. 
 
Assinale a alternativa correta: 
a) Apenas a afirmativa I é correta. b) Apenas a afirmativa II é correta. 
c) Apenas as afirmativas I e III são corretas. d) Todas as afirmativas são corretas. 
e) Apenas as afirmativas II e III são corretas. 
 
5. (UFMG) A figura mostra o diagrama de fase de uma substância hipotética. 
 
Observando o gráfico, responda às questões que seguem. 
a) Associe as regiões I, II e III com as fases sólida, líquida e vapor dessa substância. Justifique sua resposta. 
b) Estime a temperatura de ebulição da substância, quando ela se encontra à pressão constante de 0,6 atm. Explique o 
raciocínio utilizado. 
c) Responda se essa substância pode ser sublimada à pressão atmosférica normal. Justifique sua resposta com base 
nos dados apresentados no gráfico. 
d) Conceitue ponto triplo e estime-o para essa substância. 
 
6. Considere que o diagrama de fases abaixo pertença a uma 
substância hipotética. 
 
a) Em que fase se apresenta esta substância nas condições normais 
de temperatura e pressão? 
b) Se certa massa de vapor desta substância à temperatura de 300 0C 
for comprimida isotermicamente, que mudança de estado poderá 
sofrer? Por quê? 
c) Localize o ponto triplo e o ponto crítico da substância, explicando 
as características desses dois estados. 
 
 
 
3 
 
7. (Enem) A panela de pressão permite que os alimentos sejam cozidos em água muito mais rapidamente do que em 
panelas convencionais. Sua tampa possui uma borracha de vedação que não deixa o vapor escapar, a não ser através de 
um orifício central sobre o qual assenta um peso que controla a pressão. Quando em uso, desenvolve-se uma pressão 
elevada no seu interior. Para a sua operação segura, é necessário observar a limpeza do orifício central e a existência 
de uma válvula de segurança, normalmente situada na tampa. O esquema da panela de pressão e um diagrama de fase 
da água são apresentados abaixo. 
 
 
 
A vantagem do uso de panela de pressão é a rapidez para o cozimento de alimentos e isto se deve à 
a) pressão no seu interior, que é igual à pressão externa. 
b) temperatura de seu interior, que está acima da temperatura de ebulição da água no local. 
c) quantidade de calor adicional que é transferida à panela. 
d) quantidade de vapor que está sendo liberada pela válvula. 
e) espessura da sua parede, que é maior que a das panelas comuns. 
 
8. (Mackenzie - SP) 
Local Altitude em Relação ao Nível do Mar (m) 
Rio de Janeiro 0 
Cidade do México 2240 
São Paulo 750 
Monte Everest 8845 
 
Nos locais relacionados na tabela, foram colocadas batatas para cozinhar em panelas abertas idênticas, contendo o 
mesmo volume de água. É de se esperar que as batatas fiquem cozidas em menos tempo: 
a) No Rio de Janeiro, pois a temperatura de ebulição da água é menor do que nos outros locais. 
b) No Monte Everest, pois quanto maior for a altitude, maior é a temperatura de ebulição da água. 
c) Em São Paulo, pois quanto maior for a poluição atmosférica, menor será a temperatura de ebulição da água. 
d) Na Cidade do México, por estar mais próxima do equador. 
e) No Rio de Janeiro, pois, ao nível do mar, a água ferve a uma temperatura mais elevada. 
 
9. Numa panela de pressão, a água entra em ebulição a 1200C. Quantas calorias são necessárias para aquecer e depois 
vaporizar totalmente 70 g de água, cuja temperatura inicial é 50
0
C? O calor latente de vaporização da água a 120
0
C 
vale 523,1 cal/g e o calor específico médio da água líquida é igual a 1 cal/g
0
C. Resp: 41517 cal 
 
10. Em um recipiente termicamente isolado do exterior, coloca-se uma mistura de gelo e água a 00C, sob pressão normal. 
Fornecendo certa quantidade de calor à mistura, verifica-se que a temperatura não varia e o volume do sistema diminui 
0,5 cm
3
. (Dadas as densidades dgelo = 0,92 g/cm
3
 e dágua = 1 g/cm
3
 e o calor latente de fusão do gelo LF = 80 cal/g) 
a) Explique a diminuição do volume do sistema. 
b) Calcule a massa de gelo que se transforma em água líquida. 
c) Determine a quantidade de calor recebida pela mistura. Resp: b) m = 5,75 g; c) Q = 460 cal 
4 
 
11. Ao fundir, o gelo se contrai. A variação de volume é proporcional à massa de gelo que derrete. Sendo dgelo = 0,92 
g/cm
3
 a densidade do gelo a 0
0
C e dágua = 1 g/cm
3
 a densidade da água à 0
0
C e LF = 80 cal/g o calor latente de fusão do 
gelo, determine: 
a) A massa de gelo que deve derreter para reduzir de 2 cm3 o volume de certa mistura de água e gelo a 00C. 
b) A quantidade de calor recebida durante o processo. Resp: a) 23 g; b) 1840 cal 
 
12. Numa experiência de Biologia, um animal foi introduzido numa mistura de água e gelo, sob pressão normal. Decorrido 
certo tempo, houve contração de 0,64 cm
3
 na mistura. No mesmo tempo, a contração teria sido 0,42 cm
3
 sem a 
presença do animal. 
a) Determine a quantidade de calor que a mistura recebe do animal no intervalo de tempo considerado, sendo dados 
dgelo = 0,92 g/cm
3
 e dágua = 1 g/cm
3
 e o calor latente de fusão do gelo LF = 80 cal/g. 
b) Admitamos que o referido tempo seja o necessário para que o animal, inicialmente a 300C, entre em equilíbrio 
térmico com a mistura à 0
0
C. Consideremos ainda que o animal não produza calor por processos metabólicos e que 
20% do calor que ele cede se perca para o ambiente. Determine a capacidade térmica do animal. 
Resp: a) 202,4 cal; b) 8,43 cal/
0
C13. No interior de um cilindro provido de êmbulo está um líquido volátil (por exemplo, éter) em equilíbrio com seu vapor. 
A temperatura se mantém constante. Responda: 
a) O equilíbrio entre o líquido e o vapor é estático ou é dinâmico? 
b) Como é chamada a pressão exercida pelo vapor, nesta caso? 
c) O que ocorre com o sistema se elevarmos o êmbolo sem variarmos a temperatura? 
d) Que sucede ao sistema se baixarmos o êmbolo sem variarmos a temperatura? 
 
14. Um cilindro com pistão contém 30 cm3 de vapor seco de certa substância, sob pressão normal. Se o pistão for 
movimentado, de modo que o vapor continue seco e o volume passe a 75 cm
3
, qual será a nova pressão do vapor? A 
temperatura se mantém constante durante o processo. Resp: 0,4 atm 
 
15. Um cilindro de volume variável contém, inicialmente, 20 cm3 de vapor saturante de uma substância a 10 0C, exercendo 
uma pressão de 15 cmHg. Se o volume for reduzido à metade, sem alteração de temperatura, considerando-se que 
ainda haja vapor presente, o que sucede à pressão exercida pelo vapor? Justifique. Resp: 15 cmHg 
 
16. Num dia em que a temperatura ambiente é 200C, a pressão parcial do vapor d’água na atmosfera é 7,0 mmHg. Sabendo 
que a pressão máxima de vapor d’água a 200C é igual a 17,5 mmHg, determine a umidade relativa do ar. Resp: 0,4 
 
17. Sob pressão normal, o gelo-seco (CO2, na fase sólida) sublima-se a -78,5
0
C. Determine a quantidade de calor 
necessária para sublimar 50 g de gelo-seco à temperatura de sublimação. O calor latente de sublimação do CO2 sob 
pressão normal é 142 cal/g. Resp: 7100 cal 
 
18. No Rio de Janeiro (ao nível do mar), uma certa quantidade de feijão demora 40 minutos em água fervente para ficar 
pronta. A tabela abaixo fornece o valor da temperatura de fervura da água em função da pressão atmosférica, enquanto 
o gráfico fornece o tempo de cozimento dessa quantidade de feijão em função da temperatura. A pressão atmosférica 
ao nível do mar vale 760 mm Hg e ela diminui 10 mm de mercúrio para cada 100 m de altitude. 
Temperatura de fervura da água em função da pressão 
Pressão em mmHg 600 640 680 720 760 800 840 880 920 960 1000 1040 
Temperatura em 
0
C 94 95 97 98 100 102 103 105 106 108 109 110 
 
a) Se o feijão fosse colocado em uma panela de pressão a 880 mmHg, 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? 
Resp: a) 20 min; b) 60 min; c) 1200 m 
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19. (Unifesp) Os líquidos podem se transformar em vapor por evaporação ou por ebulição. Enquanto a evaporação é um 
fenômeno espontâneo, restrito à superfície do líquido e que pode ocorrer a temperatura e pressão ambientes, a ebulição 
ocorre em todo o líquido, sob condições de pressão e temperatura determinadas para cada líquido. Mas ambas as 
transformações, para se efetivarem, exigem o consumo da mesma quantidade de calor por unidade de massa 
transformada. 
a) Quando as roupas são estendidas nos varais, ou a água no piso molhado de um ambiente é puxada pelo rodo, tem-se 
por objetivo apressar a secagem – transformação da água em vapor – dessas roupas ou do piso. Qual a causa comum 
que se busca favorecer nesses procedimentos? Justifique. 
b) Avalia-se que a área da superfície da pele de uma pessoa adulta seja, em média, da ordem de 1,0 m
2
. Suponha que, 
ao sair de uma piscina, uma pessoa retenha junto à pele uma camada de água de espessura média 0,50 mm. Qual a 
quantidade de calor que essa camada de água consome para evaporar? Que relação tem esse cálculo com a sensação de 
frio que sentimos quando estamos molhados, mesmo em dias quentes? Justifique. 
(Dados: densidade da água = 1000 kg/m
3
; calor latente de vaporização da água = 2300 kJ/kg.) Resp: b) 1150 kJ 
 
20. (UFF-RJ) Marque a opção que representa a afirmativa falsa: 
a) Uma substância não existe na fase líquida quando submetida a pressões abaixo daquela de seu ponto triplo. 
b) A sublimação de uma substância é possível se esta estiver submetida a pressões mais baixas que a de seu ponto 
triplo. 
c) Uma substância só pode existir na fase líquida se a temperatura a que estiver submetida for mais elevada que a sua 
temperatura crítica. 
d) Uma substância não sofre condensação a temperaturas mais elevadas que sua temperatura crítica. 
e) Na Lua, um bloco de gelo pode passar diretamente para a fase gasosa. 
 
21. (Unifra – RS) Assinale verdadeiro (V) ou falso (F) e marque a opção com a sequência que julgar correta. 
( ) A pressão máxima de vapor de uma substância cresce com a temperatura da substância. 
( ) O ponto triplo de uma substância é caracterizado por um par de valores de pressão e temperatura, para os quais 
coexistem, em equilíbrio, o sólido, o líquido e o vapor da substância. 
( ) É possível que a água ferva à temperatura de 70
0
C. 
A sequência correta é: 
a) V – V – V b) V – F – V c) V – F – F d) F – V – F e) F – F – V