Considere quatro garrafas térmicas contendo…

(Unicamp-SP 1997) Considere quatro garrafas térmicas contendo:

• Garrafa 1: 20 g de água líquida e 80 g de gelo.
• Garrafa 2: 70 g de solução aquosa 0,5 mol/dm³ em sacarose e 30 g de gelo picado.
• Garrafa 3: 50 g de água líquida e 50 g de gelo picado.
• Garrafa 4: 70 g de solução aquosa 0,5 mol/dm³ em NaCℓ e 30 g de gelo picado.

O conteúdo de cada garrafa está em equilíbrio térmico, ou seja, a temperatura do sólido é igual à do líquido.

a) Considere que as temperaturas T₁, T₂, T₃ e T₄ correspondem, respectivamente, às garrafas 1, 2, 3 e 4. Ordene essas temperaturas de maneira crescente, usando os símbolos adequados dentre os seguintes: >, <, ≥, ≤, =.

b) Justifique a escolha da menor temperatura.

Resolução

a) T₄ < T₂ < T₁ = T₃

b) As temperaturas das garrafas 1 e 3 são iguais porque contêm apenas água nos estados líquido e sólido em equilíbrio térmico. E, por não conter sais dissolvidos,  são maiores do que as temperaturas nas garrafas 2 e 4.

Apesar de terem a mesma concentração de soluto, a temperatura da garrafa 4 é menor do que a da garrafa 2. Isso ocorre porque na garrafa 4 há uma quantidade maior de partículas dissolvidas, pois o NaCℓ é uma substância iônica e a sacarose é uma substância molecular, conforme as reações a seguir:

NaCℓ(s) → Na⁺(aq) + Cℓ^–(aq)

C₁₂H₂₂O₁₁(s) → C₁₂H₂₂O₁₁(aq)

Repare que, em concentrações iguais, a dissolução do NaCℓ origina o dobro de partículas do que na dissolução da sacarose.

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