Exercicios e Gabarito Densidade Mudanca de Estado

Exercícios – Modelo cinético, mudanças de estado físico e densidade Professo ra: Ana Paula Paula Souto

Nome: _______________________________________ no: ____ __ __ Turm Turma: a: ___  1) A água é uma das substâncias mais abundantes em nosso planeta e pode ser encontrada em três estados físicos: sólido (geleiras), líquido (oceanos e rios), e gasoso (vapor d’água na atmosfera). Sua temperatura de fusão é 0°C e sua temperatura de ebulição é 100°C, a pressão de 1 atm. O Ferro é o metal mais abundante da crosta terrestre e é o principal constituinte de todos os aços existentes. Uma barra de ferro pura funde a 1538°C e se transforma em vapor a aproximadamente 3000°C. A partir do texto e do modelo cinético molecular, faça o que se pede. a) INDIQ INDIQUE UE o estado estado físico físico da água e do do ferro à temperat temperatura ura 500°C. 500°C. - água à 500°C: gasoso - ferro à 500°C: sólido b) E XPLI XP LIQUE QUE as características características dos dos estados estados físicos indicados indicados no no item anterior anterior.. - água à 500°C: no estado gasoso as moléculas de água apresentam maior energia cinética, pouca interação, muita desorganização e muito espaço vazio. - ferro à 500°C: no estado sólido as partículas de ferro apresentam menor energia cinética, muita interação, muita organização e pouco espaço vazio. c) REP RESE RE SENTE NTE através através de de um modelo com legenda, legenda, como como se encontr encontram am as partículas partículas que formam o ferro e a água à uma temperatura de 500°C. 2) Analise a tabela a baixo, que mostra pontos de fusão e ebulição de algumas substâncias. Subst ânci a

Ponto de fusão (°C) (°C)

Ponto de ebul ição (°C) (°C)

P latina Ouro Alum Alumíni ínio o Iodo Água Mercúrio Etanol tanol Nitrogênio Hidrogênio

1768 1064 660 115 0 -39 -144 -210 -259

3825 3825 2856 2519 184 100 357 78 -196 -253

Utilizando os dados da tabela e seus conhecimentos sobre o assunto, assinale a alternativa CORRETA. a) À 150 °C °C, as partículas de Água, de Etanol, de Nitrogênio e de Hidrogênio apresentam grande espaço e grande interação entre si. b) À 50 °C, existe organização organização molecular molecular apenas entre entre as partícula partículass da Platina, Platina, do Ouro, do Alumínio, do Iodo e da Água. c) À 2°C, 2°C, é possível possível encontrar encontrar mais mais de uma uma substância substância em cada um um dos estados sólido, líqu lí quido ido e gasoso.

d) As partículas de Platina, Ouro e Alumínio à 4000°C apresentam maior organização que as partículas de Etanol, Nitrogênio e Hidrogênio à mesma temperatura. 3) Sabe-se que o gelo seco (CO 2) em condição ambiente de temperatura e pressão, isto é, temperatura de 250C e pressão de 1 atm, passa diretamente do estado sólido para o estado gasoso, ou seja, sofre sublimação. Suponha, em uma situação ideal, que um bloquinho de gelo seco com volume igual a 0,01 L e massa igual a 5 g tenha sido colocado em uma garrafa de 2 L, completamente vazia (nem mesmo ar existia dentro da garrafa). A garrafa foi imediatamente fechada e passados 20 minutos percebeu-se que todo o bloquinho de CO 2 havia desaparecido. Com base nas informações fornecidas, faça o que se pede. a) A massa de CO2 dentro da garrafa aumentou, diminuiu ou permaneceu constante após os 20 minutos? J USTIFIQUE. Permaneceu constante, pois não houve alteração no número de moléculas no sistema. b) O volume do CO2 dentro da garrafa aumentou, diminuiu ou permaneceu constante após os 20 minutos? J USTIFIQUE. Aumentou, pois o volume inicial era 0,01L e passou a ser 2L, já que o gás tende a ocupar todo o espaço da garrafa. c) A densidade do CO2 dentro da garrafa aumentou, diminuiu ou permaneceu constante após os 20 minutos? J USTIFIQUE . Diminuiu, pois houve um aumento do volume sem alteração do número de partículas (massa). Para uma mesma massa, o volume é inversamente proporcional a densidade. d) Utilizando o modelo de partículas, faça um mo delo com legenda, nas figuras abaixo, das moléculas de CO2 antes e após a sublimação.

ANTES

DEPOIS

4) O volume de um bloco metálico sofre um aumento de 0,6% quando sua temperatura varia de 200°C. Isto é equivalente a dizer que, se um cubo metálico de 100 centímetros de aresta for aquecido de 0°C a 1000°C, essa aresta passará a medir aproximadamente 101 centímetros. Utilizando estas informações e o modelo cin ético molecular , faça o que se pede. a) EXPLIQUE o aumento de tamanho do cubo metálico percebido após seu aquecimento. O cubo metálico aumentou de tamanho, pois houve aumento da temperatura, aumento da energia cinética das partículas do cubo e aumento dos espaços vazios entre elas. b) EXPLIQUE o que acontece com a densidade deste cubo após ser aquecido. A densidade diminuiu, pois houve aumento dos espaços vazios entre as partículas sem alteração do número de partículas. Para uma mesma massa, o volume é inversamente proporcional a densidade. 5)

Sólido

Líquido

Gasoso

Levando em consideração os estados físicos mostrados no diagrama e utilizando seus conhecimentos acerca do modelo cinético molecular, coloque-os em ordem crescente no que diz respeito a: a) b) c) d)

Organização das partículas: gasoso, líquido, sólido Quantidade de energia cinética das partículas: sólido, líquido, gasoso Interação entre as partículas: gasoso, líquido, sólido Espaço entre as partículas: sólido, líquido, gasoso

6)

I

Sólido

IV

II Líquido

Gasoso III

Observe a figura e assinale a alternativa correta: a) O processo representado pelo número I é chamado fusão e se caracteriza pela perda de energia cinética das moléculas e perda de organização molecular, apesar de não variar muito o espaço entre as moléculas. b) O processo representado pelo número II é chamado de ebulição (ou vaporização) e, neste, as partículas se distanciam imensamente umas das outras, se movimentando de maneira aleatória e aumentando a densidade da substância. c) O processo III é chamado de condensação (ou liquefação), sendo um exemplo, quando as moléculas do vapor de água perdem calor no contato com um copo de refrigerante gelado. d) O processo IV é chamado de solidificação e ocasiona um aumento da densidade de qualquer que seja a substância, sem exceções. 7) Os blocos abaixo apresentam a mesma massa. Somente um dos blocos afunda quando é colocado em um recipiente contendo água. INDIQUE o bloco que afunda na água e  J USTIFIQUE a sua resposta. Bloco B, pois apresenta maior densidade do que o Bloco A, uma vez que tem a mesma massa que o Bloco A. Para uma mesma massa, o volume é inversamente proporcional a densidade e o Bloco B ocupa um volume menor do que o Bloco A. Observação: a quantidade de água no recipiente é suficiente para cobrir os dois blocos.

Bloco A Bloco B

8) Considere o Quadro abaixo e responda Quadro 1. Valores de densidade. 3

Nome do metal

Densid ade/ (g/cm )

Alumínio Ferro

2,7 7,8

Cobre Ródio Estanho Crômio Ouro

8,9 12,4 7,2 7,2 19,3

Qual é o volume, em cm3, de 800 g de ouro? 41,4 cm3 B) Qual é o volume, em L, de 2,4 kg de Estanho? 0,3 L C) Que tem maior volume: 100 g de ouro ou 1 kg de ferro? J ustifique. Se 100g de ouro ocupa 5,1 cm3 e 1Kg de ferro ocupa 128,2 cm3, podemos concluir que o volume maior é de 1Kg de ferro.

 A)

9) Um material, inicialmente líquido, foi resfriado. Durante o processo, foram feitas medidas de tempo e temperatura que permitiram construir este gráfico. a) Qual foi a transformação ocorrida no período de 5 a 15 minutos? Solidificação b) EXPLIQUE o motivo de a temperatura se manter constante durante a transformação. A temperatura é a medida de energia cinética das partículas. Como durante a mudança de estado físico, a energia retirada do sistema estava relacionada à formação de novas interações entre as partículas, não à redução do movimento das partículas, a temperatura se manteve constante. c) Durante quanto tempo o material permaneceu somente líquido? 5 minutos d) Em que fase(s) se encontra o material a 25o C? sólido 10) O gráfico ao lado representa a massa em função do volume de três materiais líquidos. Qual líquido é menos denso? J ustifique sua resposta a partir da análise do gráfico. Como indicado pelo gráfico, considerando um mesmo volume para todos os líquidos, o que tiver menor massa terá menor densidade (líquido C) e o que tiver maior massa terá maior densidade (líquido A), pois quando o volume é o mesmo, a massa é diretamente proporcional à densidade. Utilizando o mesmo raciocínio, o líquido B terá uma densidade intermediária, pois a massa equivale a um valor intermediário aos outros líquidos.