UEM 2012 - Ebulioscopia e Tonoscopia

Um pesquisador, para estudar processos de troca de calor e transformações de fases em solventes puros e soluções, construiu um aparato que consistia de uma panela de alumínio aberta a ser preenchida com um líquido, contendo em seu interior um copo feito de madeira. O copo fica suspenso dentro do líquido contido na panela, amarrado por fios plásticos, não estando em contato direto com as paredes da panela de alumínio. Não há troca de líquidos entre a panela e o copo. A respeito dos experimentos realizados nesse aparato e as conclusões que são obtidas pelo pesquisador, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). Considere a pressão atmosférica de 1 atm e que o volume de líquido nos recipientes permanece constante.

01) Estando a panela preenchida com água pura e o copo preenchido com uma solução aquosa 2 mol/L de NaCl, o aquecimento do fundo da panela com uma chapa de aquecimento a 200˚C fará a água pura e a solução entrarem em ebulição, após ser estabelecido um equilíbrio térmico no aparato.
02) Estando a panela preenchida com uma solução aquosa 2 mol/L de NaCl e o copo preenchido com água pura, o aquecimento do fundo da panela com uma chapa de aquecimento a 200˚C fará ambos entrarem em ebulição, após ser estabelecido um equilíbrio térmico no aparato.
04) Ao medir a temperatura do líquido dentro da panela e do líquido dentro do copo, ambos preenchidos com água pura, durante o aquecimento por uma chapa de aquecimento a 200˚C, verificou-se que ambos os líquidos apresentavam, ao mesmo tempo, temperaturas idênticas entre a temperatura ambiente e a temperatura de 90˚C.
08) Estando a panela preenchida com etanol e o copo preenchido com água pura, o aquecimento do fundo da panela com uma chapa de aquecimento a 200˚C fará somente o etanol entrar em ebulição, após ser estabelecido um equilíbrio térmico no aparato.
16) O aumento ou a diminuição da pressão externa não causarão variação na temperatura de ebulição de água pura contida na panela, desde que ela seja mantida aberta.

gabarito:

Penso que envolve os conceitos de Ebulioscopia e Tonoscopia, mas queria uma explicação, mesmo assim, das alternativas corretas.

Olá jopagliarin, tudo bem?

Irei expor o que pensei serem possíveis caminhos para resolução e espero que elas sejam satisfatórias para suas dúvidas. Para inicio de conversa a situação tem pontos principais como:

• Panela aberta e sob pressão constante;
  
• Copo feito de madeira e que não está contanto com a panela, somente com o líquido;
  
• Não há troca de líquidos entre a panela e o copo.
  

Reitero o copo ser feito de madeira e fato dele não receber calor diretamente da fonte, ou seja, teremos que nos atentar as trocas de calor e como elas se darão, além dos pontos que você já citou. 

01) Em um sistema comum, pelo princípio da ebulioscopia, teríamos que a solução de NaCl teria temperatura de ebulição mais alta que da água pura. Agora perceba que esse sistema se encontra em equilíbrio térmico, porém, a água pura necessita de menos energia (ou calor) para vaporizar e ela acabará se transformando em vapor antes de transmitir energia suficiente para a solução com sal;

02) O que ocorre nessa opção é o contrario, já que a solução salina estará na panela vai ter uma posição "privilegiada" para captação de energia e isso retardará a vaporização da água, que ocorrerá síncrona ao do líquido da panela;

04) Acredito que essa situação seja impossível por causa da alta temperatura que é imposta no sistema e isso provocaria, com certa rapidez, a evaporação da água;

08) Mesma situação proposta na primeira alternativa, mas nesse caso ela é correta, afinal, pelo o que propomos, um líquido mais volátil posto na panela evaporaria muito rápido o que impossibilita o sistema finalizar a ebulição ao mesmo tempo;

16) Caso fechássemos a panela e fizéssemos o proposto ("aumento ou a diminuição da pressão externa"), não teria como a energia envolvida nessa atitude ser dissipada e ocorria algo semelhante ao que ocorre na panela de pressão.

Qualquer dúvida ou possibilidade de discussão só chamar