Escrito por: Raphael Diniz.

 

Iniciante

Para respondermos à questão devemos inicialmente realizar uma análise na dispersão descrita no enunciada, ela se trata de uma solução de $KOH$ em água, de forma que se lembrarmos que o $KOH$ é uma base forte, será possível concluir que ele terá uma alta taxa de dissociação iônica quando dissolvido em $H_2O$, ocasionando em uma grande presença de íons na solução, criando com isso uma capacidade de conduzir corrente elétrica. Sabendo disso podemos concluir que o uso deste tipo de extintor não é recomendável para incêndios envolvendo matérias elétricos energizados.

Com isso podemos concluir que o item correto corresponde a letra $C$.

 

Intermediário

Inicialmente devemos realizar uma análise dos dados disponibilizados, no caso a energia liberada pelo calorímetro consta na forma de calor a pressão constante, ou seja, está forma de energia corresponde a variação de entalpia do sistema durante o processo descrito. Sabendo disso nós devemos buscar uma relação matemática que associe o $\Delta{H}$ com o $\Delta{U}$ pedido na questão, para isso podemos lembrar das seguintes formulas:

$\Delta{H} = n.{\bar cp}.{\Delta{T}}$    ($I$)

$\Delta{U} = n.{\bar cv}.{\Delta{T}}$    ($II$)

Se dividirmos a equação $I$ pela equação $II$ teremos a seguinte relação:

${{\Delta{H}}\over {\Delta{U}}} = {{\bar cp}\over {\bar cv}}$

Sabendo que ${{\bar cp}\over {\bar cv}}$ corresponde ao coeficiente de Poisson, temos consequentemente:

${{\Delta{H}}\over {\Delta{U}}} = {\gamma}$

Lembrando que se trata de um gás monoatômico, temos que ao substituirmos os valores na equação formada será possível encontrarmos o valor de $\Delta{U}$:

${{+1200 kJ}\over {\Delta{U}}} = {5\over 3}$

${\Delta{U}} = 720 kJ$

Com isso podemos concluir que o item correto corresponde a letra $C$.

Avançado

De início devemos lembrar que a diferença entre a entalpia molar do vapor e a entalpia molar do liquido é igual a entalpia de vaporização e também que a equação de Clausius – Clapeyron é igual a:

$ln {P \over P_1} = {{\Delta{H}}vap\over R}.{\left ( {1\over T_1}{-}{1\over T} \right )}$

Conhecendo-a nós iremos utilizá-la para encontrarmos o valor pedido por meio do coeficiente angular desta equação, que após uma organização da relação escrita anteriormente é possível ver que ele corresponde a:

$ln {P \over P_1} = {{\Delta{H}}vap\over R.T_1} - {{\Delta{H}}vap\over R.T}$

Coeficiente angular = $- {{\Delta{H}}vap\over R}$

Analisando o gráfico, conhecendo o coeficiente angular e sabendo que variável da equação é igual a ${1 K \over T}$ temos que o valor solicitado estará presente na seguinte relação:

${tg \beta} =$ coeficiente angular $= \frac {5{-}14,375}{{1 \over 283 K}{-}{1 \over 503 K}} = - {{\Delta{H}}vap\over R}$    $I$

Onde o valor de $14,375$ foi obtido por meio de uma análise do gráfico, de maneira que verticalmente cada quadrado corresponde a $2,5$, de forma que se dividirmos este valor por $4$ e depois multiplicarmos ele por $3$ o seu resultado irá ficar bem próximo do ponto em que a reta cruza o eixo y, sendo o valor deste ponto igual a:

$12,5 + {\frac {3.2,5}{4}} = 14,375$

Após a resolução da equação $I$ temos que o resultado obtido para a entalpia de vaporização corresponde a:

${\Delta{H}}vap \cong +50,4 kJ$