Nas condições ambientais, o nitrogênio molecular se compor- ta como gás e compõe cerca de 80% do ar atmosférico. No estado líquido, pode ser utilizad...

Alternativa D - 77 K.

Introdução

O nitrogênio molecular (N₂) é o gás mais abundante na atmosfera terrestre, compondo aproximadamente 80% do ar que respiramos. Suas propriedades físicas o tornam extremamente útil em diversas aplicações, especialmente em sua forma líquida. O nitrogênio líquido é um criogênio amplamente empregado em refrigeração e conservação, como na preservação de sêmen bovino, transporte de vacinas e resfriamento de equipamentos eletrônicos. A temperatura de liquefação é uma propriedade fundamental que define as condições sob as quais o nitrogênio se transforma de gás para líquido.

Desenvolvimento

A liquefação de um gás ocorre quando ele é resfriado a uma temperatura abaixo de seu ponto de ebulição, ou quando submetido a alta pressão (ou uma combinação de ambos). No caso do nitrogênio, a uma pressão atmosférica padrão (nível do mar), ele se liquefaz a uma temperatura extremamente baixa. Essa temperatura é comumente referida como o ponto de ebulição do nitrogênio.

Existem diferentes escalas de temperatura, sendo as mais comuns a Celsius (°C) e a Kelvin (K). A escala Kelvin é uma escala termodinâmica absoluta, onde 0 K representa o zero absoluto, a temperatura mais baixa teoricamente possível, correspondendo a -273,15 °C. A conversão entre as escalas Celsius e Kelvin é dada pela relação: K = °C + 273,15

Análise

Vamos analisar cada alternativa à luz dos conhecimentos sobre as propriedades do nitrogênio e as escalas de temperatura:

| Alternativa | Valor Original | Valor Convertido (°C ou K) | Análise | | :---------- | :------------- | :------------------------- | :------ | | (A) | 0 ºC | 273 K | Esta é a temperatura de congelamento da água. O nitrogênio é um gás inerte a esta temperatura. | | (B) | –350 ºC | Equivalente a -76.85 K | Esta temperatura é fisicamente impossível, pois está abaixo do zero absoluto (0 K ou -273,15 °C). | | (C) | 273 K | 0 ºC | Esta temperatura é equivalente a 0 °C. O nitrogênio permanece no estado gasoso a esta temperatura. | | (D) | 77 K | –196 ºC | Esta é a temperatura de liquefação (ou ponto de ebulição) do nitrogênio a uma atmosfera de pressão. A conversão de -196 °C para Kelvin é: 77 K = -196 + 273 = 77 K. | | (E) | –30 K | N/A | Temperaturas negativas na escala Kelvin são fisicamente impossíveis, pois 0 K é o zero absoluto. |

O ponto de ebulição do nitrogênio molecular (N₂) a uma pressão atmosférica padrão é de aproximadamente -196 °C. Convertendo para a escala Kelvin: K = -196 + 273,15 ≈ 77 K.

Portanto, a alternativa (D) 77 K corresponde corretamente à temperatura de liquefação do gás nitrogênio ao nível do mar.

Conclusão

A temperatura de liquefação do nitrogênio é um valor crítico para suas aplicações criogênicas. O nitrogênio se liquefaz a -196 °C, o que corresponde a 77 K. As outras alternativas representam temperaturas que são fisicamente impossíveis, muito altas para a liquefação do nitrogênio, ou correspondem ao ponto de congelamento da água. O conhecimento dessas propriedades é essencial para o manuseio e a aplicação segura e eficiente do nitrogênio líquido em diversas indústrias e pesquisas.

Alternativa D.