A figura ao lado apresenta a curva de aquecimento de 100 g de uma substância pura genérica no estado sólido. Sabe-se que calor é fornecido

A alternativa correta é letra E) ( ) apenas IV.

A questão cobra do candidato conhecimentos acerca de estados físicos da matéria e suas transformações por meios de processos térmicos.

Antes de resolver a questão, vamos à algumas definições. Apesar de existir outros estados físicos, vamos nos ater na premissa que a matéria possui 3 estados básicos:

• Sólido: caracteriza-se por possuir uma estrutura organizada e compacta e baixa vibração molecular (baixa energia cinética e baixa energia potencial);
• Líquido: caracteriza-se por possuir uma estrutura baixo estado de organização, estrutura compacta e um maior grau de vibração molecular;
• Gasoso: nenhuma organização e alto grau de vibração molecular (alta energia cinética e potencial).

Fonte: https://www.infoescola.com/quimica/estados-fisicos-da-materia/

• Energia cinética de uma molécula diz respeito ao eu movimento em si. Quanto mais alta, mais rápido a molécula se move.
• Energia potencial de uma molécula diz respeito à estrutura da molécula. Quanto mais rígida é uma estrutura, menor sua energia potencial.

Nesse contexto, tanto com relação à energia cinética, quanto em termos de energia potencial:

E_{sólido} < E_{líquido} < E_{gás/vapor}

Antes de adentramos na questão, precisamos introduzir conceitos de termologia. Quando estamos tratando de estados físicos da matéria, temos dois tipos de calor:

• calor latente: é o responsável pela transformação entre os estados físicos. Durante esse processo, a temperatura é constante.

Q_{L} = m cdot C_L

ou

frac{Q_{L}}{ Delta t} = dot Q_{L} = frac{m}{Delta t} cdot C_L

Q_L = Quantidade de calor latente;

m = Massa (kg);

C_L = Calor latente;

dot Q_L = Taxa de calor latente

Delta t = Tempo

• calor sensível: é o responsável pela variação de temperatura de uma substância em um determinado estado físico;

Q_S = m cdot C_s cdot Delta T

ou

frac{Q_S}{ Delta t} = dot Q_S =m cdot C_s cdot frac{Delta T}{Delta t}

Q_S = Quantidade de calor sensível;

m = Massa (kg);

C_S = Calor sensível;

Delta T = Variação de temperatura

dot Q_S = Taxa de calor sensível

Delta t = Tempo

Vamos agora à resolução.

A questão apresenta a imagem e as assertivas abaixo e pede para identificarmos as ERRADAS. A questão informa que há transferência de calor constante para o sistema numa taxa de 500 cal/min.

I. No segmento PQ ocorre aumento da energia cinética das moléculas.

CERTA. Perceba que há o aumento da temperatura das moléculas, logo, há o aumento da energia cinética e potencial.

II. No segmento QR ocorre aumento da energia potencial.

CERTA. Observe que, apesar da temperatura permanecer constante (mudança de estado físico), o tempo está passando. Enquanto o tempo passa, o sistema está recebendo calor e mudando para uma fase com maior energia cinética e potencial.

III. O segmento QR é menor que o segmento ST porque o calor de fusão da substância é menor que o seu calor de vaporização.

CERTA. QR e ST são referentes a mudanças de fase (temperatura constante): fusão e vaporização, respectivamente. A mesma quantidade de substância passa mais tempo recebendo calor enquanto vaporiza do que enquanto funde. Isso significa que o calor de fusão é menor do que o calor de vaporização.

IV. O segmento RS tem inclinação menor que o segmento PQ porque o calor específico do sólido é maior que o calor específico do líquido.

ERRADA. Perceba que a mudança de temperatura de -40ºC até 0ºC é muito mais rápida que de 0ºC até 40ºC. Ou seja, uma pequena quantidade de calor eleva a temperatura do sólido, enquanto que o líquido precisa de mais energia para aumentar a temperatura em 40 unidades de ºC.

O comportamento do sólido é característico de um calor específico baixo. E o do líquido, alto.  

RECOMENDAÇÃO DE QUESTÃO

https://www.tecconcursos.com.br/questoes/2165378