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:

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