Questão 4
UFU 2015
(UFU - 2015 - 2a FASE)
Uma montagem experimental foi feita com o propósito de determinar a pressão no interior de uma lâmpada fluorescente do tipo não compacta, ou seja, com formato cilíndrico. Para isso, o lacre metálico de uma das extremidades da lâmpada foi totalmente mergulhado na água de um recipiente e, então, rompido. Conforme representado no esquema a seguir, a água entrou pela abertura do lacre quebrado e subiu pela lâmpada, devido à baixa pressão em seu interior. Considere que a lâmpada empregada possui 1,20 m de comprimento, seu diâmetro é de 4 cm, a água atingiu a altura de 1,19 cm e que esse experimento foi realizado em um local onde a pressão atmosférica é igual a 700 mmHg.
A) A partir da situação experimental descrita, e desconsiderando eventual eliminação de impurezas gasosas dissolvidas na água quando dentro do tubo da lâmpada, calcule o valor da pressão interna que possui uma lâmpada fluorescente com as especificações indicadas.
B) Ao realizar tal procedimento experimental, um estudante percebeu que a água, após ter preenchido quase totalmente a lâmpada, começou a entrar em ebulição, desprendendo algumas bolhas. Nesse instante, o aluno verificou em um termômetro que a temperatura no ambiente era de 21oC. Intrigado, tocou o tubo da lâmpada para perceber se ele estava quente, porém, não estava. Explique por que a água entrou em ebulição conforme o cenário descrito.
Gabarito:
Resolução:
A)
Os pontos B e C estão no mesmo nível e portanto possuem mesma pressão. O ponto A tem uma pressão equivalente à pressão final do gás no interior da lâmpada:
Ou seja:
Pela Lei de Boyle:
B)
Sendo a pressão atmosférica maior que a pressão interna à lâmpada e, ainda, a pressão atmsoférica é menor que a pressão do ar ao nível do mar, as moléculas de água mais energética conseguem escapar do líquido, vaporizando na temperatura de 21 ºC