Um acquanauta vive em um apartamento submerso a 100 m da superfície do oceano. Compare as temperaturas dos pontos de solidificação e de ebulição da água no apartamento do aquanauta com os correspondentes valores na superfície. Eles são maiores, menores ou iguais? Explique.

Passo 1

Fala Aí, beleza ? Bora resolver juntos essa questão!

Para resolvermos essa questão precisamos calcular a pressão a 100 m a abaixo da superfície da água. Utilizaremos a fórmula da pressão em um líquido P= P 0 + ρ h 2 o g h . O P 0 é a pressão atmosférica, g a aceleração da gravidade, ρ h 2 o é a densidade da água e h a altura da coluna de água. Depois de calculada a pressão usaremos o diagrama de fase para ver quais são os pontos de fusão e ebulição na região de pressão P, onde o aquanauta vive.

Informações importantes

P 0 =1 atm 101325 pa

ρ h 2 o ≈ 1000 k g /   m 3

h= 100 m

Passo 2

Vamos calcular o P a 100 m da superfície.

P= P 0 + ρ h 2 o g h

A parcela ρ h 2 o g h é a pressão que a coluna de água faz sobre o aquanauta, e como você pode observar ela depende da altura h. Vamos calculá-la:

ρ h 2 o g h =1000 × 9,8 × 100 = 9,8 × 10 5 p a =9,67 atm

Obs: para converter uma pressão de pascal para atm, basta dividir a pressão em pa por 101325

A pressão absoluta sobre o acquanauta é P= P 0 + ρ h 2 o g h

P= P 0 + ρ h 2 o g h → P=1 atm + 9,67 atm=10,67 atm

Passo 3

Agora vamos analisar o diagrama de fase da água.

As curvas do diagrama de fase representam os pontos de fronteira de um estado físico para o outro.

Cada ponto da curva é representado por uma temperatura e uma pressão. Por exemplo, a temperatura de ebulição da água ao nível do mar é 100 0 C , essa temperatura de ebulição da água é específica para a pressão de 1 atm. Agora, ao invés de 1 atm a água está a sobre 10,67 atm de pressão, vemos no gráfico que suas temperaturas de fusão e ebulição são diferentes das temperaturas de fusão e ebulição na superfície. Eu ilustrei os pontos de fusão e ebulição na superfície com pontilhados azuis e os pontos de fusão e ebulição a 100 m da superfície com pontilhados vermelhos. Podemos desta forma, observar que ao aumentar a pressão sobre a água , suas temperaturas de fusão diminuem e de ebulição aumentam. Isso explica o motivo de usarmos panela de pressão para cozinhar alimentos mais rápidos.

Resposta

Ebulição aumenta e fusão diminui.

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