Considerando o gráfico apresentado, que representa o diagrama de fases de certa substância, assinale a opção correta acerca do comportamento físico dessa substância quando submetida a diferentes pressões e temperaturas.

Questão

Considerando o gráfico apresentado, que representa o diagrama de fases de certa substância, assinale a opção correta acerca do comportamento físico dessa substância quando submetida a diferentes pressões e temperaturas.

Imagem 1

Diagrama de fases: eixo vertical P (atm) com marcas 1, 5 e 73; eixo horizontal T (°C) com marcas −78, −57 e 31. Duas curvas de equilíbrio que separam regiões de fases (sólido, líquido e gasoso) e linhas tracejadas horizontais/verticais indicando P = 73 atm e T = 31 °C.

Alternativas

A) Se for mantida a pressão de 73 atm e aquecida gradativamente a substância a temperatura superior a −57 °C, em algum momento ela sofrerá uma sublimação.

B) À pressão de 1 atm e à temperatura de 20 °C, a substância encontra-se no estado líquido.

C) A uma temperatura acima de 31 °C, a substância não se condensa isotermicamente, independentemente da pressão à qual seja submetida.

94%

D) À pressão de 10 atm e à temperatura de −70 °C, a substância se apresenta no estado líquido.

E) A temperatura crítica é −57 °C.

Explicação

Pelo diagrama de fases (P × T), observa-se:

  • Há um ponto marcado em T=31CT=31\,^{\circ}C e P=73atmP=73\,\text{atm}, que corresponde ao ponto crítico (Tc=31CT_c=31\,^{\circ}C e Pc=73atmP_c=73\,\text{atm}). Acima de TcT_c, não existe fronteira líquido–vapor: o fluido passa a ser supercrítico.
  • O ponto em T=57CT=-57\,^{\circ}C e P=5atmP=5\,\text{atm} é o ponto triplo (interseção das curvas de equilíbrio).

Analisando as alternativas:

A) A 73atm73\,\text{atm} e aquecendo acima de 57C-57\,^{\circ}C, não ocorre necessariamente sublimação (sólido→gás). A 73atm73\,\text{atm}, ao aumentar TT, o caminho cruza a região de fusão/ebulição (e próximo a 31C31\,^{\circ}C atinge a condição crítica), não uma transição direta sólido→gás. Falsa.

B) Em 1atm1\,\text{atm} e 20C20\,^{\circ}C, como PP é bem menor que a pressão do ponto triplo (5atm5\,\text{atm}), não há fase líquida estável; a substância estará na região gasosa. Falsa.

C) Para T>31CT>31\,^{\circ}C (acima de TcT_c), não é possível condensar isotermicamente apenas aumentando a pressão, pois não existe linha de equilíbrio líquido–vapor acima do ponto crítico. Verdadeira.

D) Em T=70CT=-70\,^{\circ}C (abaixo do ponto triplo, 57C-57\,^{\circ}C), a fase líquida não é estável; mesmo com 10atm10\,\text{atm}, a substância fica na região sólida (ou sólido/gás dependendo da pressão), mas não líquida. Falsa.

E) A temperatura crítica não é 57C-57\,^{\circ}C; pelo gráfico, Tc=31CT_c=31\,^{\circ}C. 57C-57\,^{\circ}C é do ponto triplo. Falsa.

Alternativa correta: (C).

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