Pregunta de Ciências da Natureza e suas Tecnologias #019f6986
O alcoômetro Gay Lussac é um instrumento destinado a medir o teor de álcool, em porcentagem de volume (v/v), de soluções de água e álcool na faixa de 0∘GL a 100∘GL, com divisões de 0,1∘GL. A concepção do alcoômetro se baseia no princípio de flutuabilidade de Arquimedes, semelhante ao funcionamento de um densímetro. A escala do instrumento é aferida a 20∘C, sendo necessária a correção da medida, caso a temperatura da solução não esteja na temperatura de aferição. É apresentada parte da tabela de correção de um alcoômetro, com a temperatura.
É necessária a correção da medida do instrumento, pois um aumento na temperatura promove o(a)
aumento da dissociação da água.
aumento da densidade da água e do álcool.
mudança do volume dos materiais por dilatação.
aumento da concentração de álcool durante a medida.
alteração das propriedades químicas da mistura álcool e água.
Explicación Oficial / Explicaciones de la Comunidad
A necessidade de correção da leitura do alcoômetro com a variação de temperatura deve-se a um fenômeno físico fundamental: a dilatação térmica.
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Princípio de Funcionamento: O alcoômetro funciona como um densímetro, baseado no Princípio de Arquimedes. Ele flutua no líquido de modo que o empuxo exercido pelo fluido equilibre o peso do próprio instrumento. O empuxo (E) é dado por:
E=ρlıˊquido⋅g⋅Vsubmerso
Onde ρlıˊquido é a densidade da mistura hidroalcoólica, g é a aceleração da gravidade e Vsubmerso é o volume do alcoômetro que fica submerso. -
Efeito da Temperatura: Quando a temperatura da solução aumenta, as moléculas de água e de álcool ganham energia cinética e se afastam, resultando na dilatação térmica da mistura (aumento do volume). Como a densidade (ρ) é a razão entre a massa (m) e o volume (V):
ρ=Vm
Com o aumento do volume dos materiais por dilatação, a densidade da mistura diminui. -
Impacto na Medida: Sendo o líquido menos denso em temperaturas mais altas, o instrumento precisa afundar mais (aumentando Vsubmerso) para conseguir o empuxo necessário para flutuar. Isso altera diretamente a marcação da escala, exigindo a correção tabelada.
Análise das alternativas incorretas:
- A está incorreta, pois a variação na dissociação iônica da água é desprezível e não influencia de forma mensurável a densidade ou a flutuação do instrumento.
- B está incorreta, pois o aumento da temperatura provoca a diminuição da densidade dos líquidos devido à dilatação (aumento do volume para uma mesma massa), e não o aumento.
- D está incorreta, pois a quantidade de matéria (massa) de álcool e água permanece constante durante a medição rápida; não há reação química ou evaporação expressiva que altere a concentração real da mistura apenas pelo equilíbrio térmico do termômetro.
- E está incorreta, pois a dilatação térmica e a alteração de densidade são fenômenos estritamente físicos, não alterando as propriedades químicas (composição molecular) da mistura.