Cesgranrio · Petrobras · Técnico(a) de Operação Júnior · 2017 · questão 21

Cesgranrio Petrobras 2017 Física · Primeira lei da termodinâmica

Questão 21

Um vaso de 3 m\(^{3}\) contendo uma mistura de hidrocarbonetos, hermeticamente fechado, opera inicialmente a \(3\times 10^{5}\) Pa. Sem haver entrada ou saída de material, o vaso sofre uma remoção de calor de 895 kJ, mediante um sistema de resfriamento, tendo sua pressão reduzida para \(2{,}8\times 10^{5}\) Pa.

Nessa condição, a variação da entalpia do vaso, em kJ, foi de

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Resposta da banca: E

Resolução comentada

Situar o problema antes de calcular.

Assunto

Entalpia é energia interna mais PV: a volume constante, ΔU é o calor trocado e ΔH ganha a parcela V ΔP.

Objetivo

Achar ΔH de um vaso rígido de 3 m³ que perde 895 kJ e cai de 3,0 para 2,8 × 10⁵ Pa. O que está em jogo é somar V ΔP ao calor.

Conceitos para revisar

Volume constante

Vaso hermético e rígido: sem trabalho, e a variação de energia interna é o calor.

\[\Delta U = Q = -895\ \text{kJ}\]

calor removidonegativo

Entalpia

H = U + PV; com V fixo, ΔH = ΔU + V ΔP.

\[\Delta H = \Delta U + V\, \Delta P\]

ΔP−0,2 × 10⁵ Pa

Preparar o terreno antes de calcular.

Dados

Grandeza	Valor
Volume	3 m³, constante
Calor removido	895 kJ
Pressão	de 3,0 para 2,8 × 10⁵ Pa
Pergunta	ΔH, em kJ

Conversões

Pa vezes m³ dá J: 3 × 0,2 × 10⁵ = 60.000 J = 60 kJ.

Estratégia

ΔU = −895 kJ.
V ΔP = −60 kJ.
Some.

Agora sim, calcular.

Passos lógicos

A resolução tem 4 passos. Revele um de cada vez e, antes de abrir cada um, tente prever a linha de raciocínio.

Energia interna

Sem trabalho, ΔU é o calor.

\[\Delta U = -895\ \text{kJ}\]

Parcela V ΔP

Pressão caiu 0,2 × 10⁵ Pa em 3 m³.

\[V\, \Delta P = 3 \cdot (-0{,}2 \times 10^{5}) = -60\ \text{kJ}\]

Entalpia

Some.

\[\Delta H = -895 - 60 = -955\ \text{kJ}\]

Responder

(E).

\[\Delta H = -955\ \text{kJ}\]

Resposta

\[\Delta H = -955\ \text{kJ}\]

Alternativa E

Acelerar, conferir e escapar da armadilha.

Como resolver rápido

\[\Delta H = Q_{V} + V\, \Delta P\]

A volume constante, ΔH é o calor mais V ΔP. Os dois são negativos aqui: o módulo de ΔH passa de 895.

1895 mais 60, negativo

−955 kJ. Conta rápida.

Avaliar a coerência

1Mais negativo que o calor

Pressão caiu: V ΔP negativo se soma. Elimina (A), (B) e (C). Atalho mental.

260 kJ, não 56

3 × 0,2 × 10⁵ = 60.000 J. Elimina (D), confirma (E).

Cuidado com a pegadinha

Entalpia igual ao calor

Quem marca (C), −895, lembrando que ΔH = Q a pressão constante.

A banca pôs −895 na lista. ΔH = Q vale a pressão constante; aqui o volume é constante, e ΔU = Q.

AntídotoPergunte o que ficou fixo: volume fixo é ΔU = Q, e ΔH ganha V ΔP.