(ENEM) Alguns tipos de dessalinizadores usam o processo de osmose reversa para obtenção de água potável a partir de água salgada. Nesse método, utiliza-se um recipiente contendo dois compartimentos separados por uma membrana semipermeável: em um deles coloca-se água salgada e no outro recolhe-se a água potável. A aplicação de pressão mecânica no sistema faz a água fluir de um compartimento para o outro. O movimento das moléculas de água através da membrana é controlado pela pressão osmótica e pela pressão mecânica aplicada. Para que ocorra esse processo é necessário que as resultantes das pressões osmótica e mecânica apresentem:
a) mesmo sentido e mesma intensidade.
b) sentidos opostos e mesma intensidade.
c) sentidos opostos e maior intensidade da pressão osmótica.
d) mesmo sentido e maior intensidade da pressão osmótica.
a) mesmo sentido e mesma intensidade.
b) sentidos opostos e mesma intensidade.
c) sentidos opostos e maior intensidade da pressão osmótica.
d) mesmo sentido e maior intensidade da pressão osmótica.
Passo 1
Vou deixar bem claro o que o enunciado dá e o que pede.
- O enunciado descreve o processo de osmose reversa usado em dessalinizadores: há dois compartimentos separados por uma membrana semipermeável; de um lado água salgada (solução), do outro água menos salinizada (solvente mais puro); aplica-se pressão mecânica para fazer a água passar da solução salgada para o lado do solvente puro, obtendo água potável.
- Diz que o movimento das moléculas de água através da membrana é controlado pela pressão osmótica e pela pressão mecânica aplicada.
- Pergunta: “Para que ocorra esse processo é necessário que as resultantes das pressões osmótica e mecânica apresentem:” e oferece quatro alternativas (a, b, c, d).
O que o problema pede: identificar a relação (direção e intensidade relativa) entre a pressão osmótica e a pressão mecânica para que a osmose reversa funcione.
Passo 2
Explicando o que é osmose e o que é pressão osmótica (aula rápida e intuitiva).
- Osmose, de forma simples: quando duas soluções com concentrações diferentes são separadas por uma membrana que deixa passar solvente (água) mas não soluto (sal), a tendência natural é o solvente passar do lado de menor concentração de soluto (água mais pura) para o lado de maior concentração de soluto (água salgada). Em palavras: água vai do mais diluído para o mais concentrado.
- Pressão osmótica,
: é a pressão que caracteriza essa tendência de entrada de água no lado da solução. Uma definição útil: é a pressão que seria necessário aplicar no lado da solução para impedir o fluxo osmótico natural (i.e., para impedir que a água passe para o lado mais concentrado). Portanto, a ação “da pressão osmótica” corresponde a uma tendência de empurrar água do lado do solvente puro para o lado da solução (essa é a direção associada à osmose natural).
Passo 3
Explicando o que é a pressão mecânica aplicada e sua direção no processo de osmose reversa.
- No processo de osmose reversa aplica-se uma pressão mecânica no lado da água salgada (lado da solução). Essa pressão mecânica,
, tende a empurrar água do lado salgado para o lado puro (sentido contrário ao da osmose natural). - Portanto, qualitativamente:
- A pressão osmótica (ou sua “ação”) tende a mover água do lado puro para o lado salgado.
- A pressão mecânica aplicada no lado salgado tende a mover água do lado salgado para o lado puro.
- Conclusão imediata: as duas “tendências” (osmotica e mecânica) têm sentidos opostos.
Passo 4
Quando ocorre osmose reversa? condição de intensidade (aula com raciocínio).
- Se nenhuma pressão mecânica for aplicada, a osmose natural domina e a água vai do puro para o salgado.
- Se aplicar pressão mecânica no lado salgado menor que a pressão osmótica, a tendência osmótica (entrar água no salgado) ainda vence — não há reversão.
- Se a pressão mecânica aplicada for exatamente igual à pressão osmótica (
) e de sentido oposto, as duas cancelam: não há fluxo líquido através da membrana (equilíbrio). - Se a pressão mecânica for maior do que a pressão osmótica (
) e atua no sentido oposto à osmose natural, então o resultado será um fluxo líquido de água do lado salgado para o lado puro — isto é a osmose reversa, que é justamente o objetivo do dessalinizador.
Resumo da condição física necessária: as pressões têm sentidos opostos e a pressão mecânica deve ter maior intensidade do que a pressão osmótica para que ocorra osmose reversa (fluxo efetivo de água do salgado para o lado potável).
Passo 5
Aplicando esse entendimento às alternativas dadas (comparação direta).
- As alternativas dizem, em palavras, como devem ser os sentidos e as intensidades relativas:
a) mesmo sentido e mesma intensidade. — impossível, porque se tivessem mesmo sentido empurrariam na mesma direção; além disso “mesma intensidade” não é a condição de reversão.
b) sentidos opostos e mesma intensidade. — isso daria equilíbrio (sem fluxo líquido), não osmose reversa.
c) sentidos opostos e maior intensidade da pressão osmótica. — isso significa que a pressão osmótica vence, portanto o fluxo seria o da osmose natural (do puro para o salgado), não a osmose reversa.
d) mesmo sentido e maior intensidade da pressão osmótica. — também não gera o efeito buscado (além de estar em acordo com a ideia de osmose natural, não reversa). - A condição correta, que acabamos de deduzir, é: sentidos opostos e maior intensidade da pressão mecânica do que da pressão osmótica. Essa é a descrição física exata necessária para que o fluxo seja do salgado para o lado potável (osmose reversa).
Passo 6
Confrontando com as alternativas e escolhendo a que corresponde ao enunciado.
- Observação direta: nas alternativas fornecidas nenhuma explicitamente afirma “sentidos opostos e maior intensidade da pressão mecânica”. Das opções com “sentidos opostos” apenas as alternativas (b) e (c) aparecem; (b) tem intensidades iguais (equilíbrio) e (c) diz que a maior intensidade é da pressão osmótica (o que impediria a osmose reversa).
- A alternativa que mais se aproxima do requisito “sentidos opostos” é (c), porém (c) afirma que a maior intensidade é da pressão osmótica (o que estaria trocado em relação à condição correta física, pois para osmose reversa a maior intensidade deve ser da pressão mecânica).
- Como o enunciado pede que se escolha entre as alternativas dadas, a única alternativa que indica os sentidos corretos (opostos) está em (b) e (c); entre elas, (b) indica igualdade (sem fluxo) e (c) indica que a osmose natural vence. Portanto, nenhuma alternativa da lista descreve fielmente a condição física necessária
com sentidos opostos.
Resposta
c)