1. (Fuvest-SP) Em um mesmo local, a pressão e vapor de todas as substâncias puras liquidas:
    a) Tem o mesmo valor a mesma temperatura
    b) Tem o mesmo valor nos respectivos pontos de ebulição.
    c) Tem o mesmo valor nos respectivos pontos de congelação.
    d) Aumenta com o aumento do volume do líquido presente, à temperatura ambiente.

Passo 1

O enunciado pergunta, num mesmo local (ou seja, sob as mesmas condições externas, como a mesma pressão ambiente e temperatura do ambiente), qual das afirmativas sobre a pressão de vapor de substâncias puras líquidas é verdadeira. As alternativas são:
a) Tem o mesmo valor à mesma temperatura.
b) Tem o mesmo valor nos respectivos pontos de ebulição.
c) Tem o mesmo valor nos respectivos pontos de congelação.
d) Aumenta com o aumento do volume do líquido presente, à temperatura ambiente.
Vou listar as informações que temos/precisamos usar:
  • “Mesma local” implica que a pressão externa (por exemplo, a pressão atmosférica) é a mesma para todas as substâncias consideradas.
  • Cada alternativa compara a pressão de vapor em situações diferentes (mesma temperatura, ponto de ebulição, ponto de congelamento, variação do volume de líquido).
  • O objetivo é verificar qual dessas afirmações é correta para líquidos puros.

Passo 2

Explicação didática do que é pressão de vapor e do ponto de ebulição (conceitos essenciais):
  • Pressão de vapor de um líquido puro é a pressão exercida pelo vapor quando o líquido e seu vapor estão em equilíbrio dinâmico à uma dada temperatura. Denota-se por P_{\text{vapor}}.
  • Importante: para um dado líquido puro e uma dada temperatura, o valor de P_{\text{vapor}} é bem definido — ele depende da temperatura e da natureza da substância, e não da quantidade do líquido (desde que haja líquido presente).
  • Ponto de ebulição: é a temperatura em que P_{\text{vapor}} do líquido iguala a pressão externa P_{\text{ext}}. Em forma de equação:
P_{\text{vapor}} = P_{\text{ext}}
no ponto de ebulição do líquido àquela pressão externa.
  • Consequência prática: se a pressão externa é a pressão atmosférica de um mesmo lugar, o ponto de ebulição normal de qualquer substância é a temperatura na qual seu P_{\text{vapor}} atinge essa pressão atmosférica.

Passo 3

Analisando a alternativa (a): “Tem o mesmo valor à mesma temperatura.”
  • Como disse, P_{\text{vapor}} depende da natureza da substância além da temperatura. Dois líquidos diferentes à mesma temperatura geralmente têm pressões de vapor diferentes.
  • Exemplo numérico (ilustrativo): a água à 25^\circ\text{C} tem P_{\text{vapor}} da ordem de 3{,}17\\ \text{kPa}, enquanto o etanol à 25^\circ\text{C} tem P_{\text{vapor}} bem maior, por exemplo cerca de 7{,}9\\ \text{kPa}. Esses valores são diferentes, embora a temperatura seja a mesma.
  • Conclusão: (a) é falsa.

Passo 4

Analisando a alternativa (b): “Tem o mesmo valor nos respectivos pontos de ebulição.”
  • Pelo conceito de ponto de ebulição, no ponto de ebulição de cada substância vale P_{\text{vapor}} = P_{\text{ext}}.
  • Como o enunciado diz “em um mesmo local”, P_{\text{ext}} é o mesmo para todas as substâncias (por exemplo 1\\ \text{atm} ao nível do mar). Assim, no ponto de ebulição de cada substância o valor de P_{\text{vapor}} será igual a esse P_{\text{ext}} comum.
  • Exemplos: a água ferve a 100^\circ\text{C} sob 1\\ \text{atm}, então P_{\text{vapor, água}}=1\\ \text{atm}á nesse ponto; o etanol ferve a 78{,}4^\circ\text{C} sob 1\\ \text{atm}, então P_{\text{vapor, etanol}}=1\\ \text{atm} no ponto de ebulição do etanol. O valor (a pressão externa) é o mesmo.
  • Conclusão: (b) é verdadeira.

Passo 5

Analisando a alternativa (c): “Tem o mesmo valor nos respectivos pontos de congelação.”
  • O ponto de congelação (ou ponto de fusão) é a temperatura em que sólido e líquido coexistem em equilíbrio; a pressão de vapor nesses pontos depende da substância e da temperatura de fusão, não existe uma condição geral que faça o P_{\text{vapor}} ser igual para todas as substâncias nesses pontos.
  • Em geral, os P_{\text{vapor}} nos pontos de congelação são diferentes para substâncias diferentes; não há uma razão física que os faça iguais apenas por serem pontos de congelação.
  • Conclusão: (c) é falsa.

Passo 6

Analisando a alternativa (d): “Aumenta com o aumento do volume do líquido presente, à temperatura ambiente.”
  • A pressão de vapor em equilíbrio depende da temperatura e da natureza do líquido, não do volume de líquido (desde que haja líquido suficiente para manter o equilíbrio). Se houver uma gotinha ou um grande tanque, o P_{\text{vapor}} no espaço acima do líquido, à mesma temperatura, será o mesmo enquanto houver superfície líquida.
  • Aumentar o volume de líquido só aumenta a quantidade total de moléculas disponíveis para evaporar, mas não altera o valor do P_{\text{vapor}} de equilíbrio; pode apenas acelerar/alterar o tempo para atingir o equilíbrio, dependendo das condições.
  • Conclusão: (d) é falsa.

Resposta

b)

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