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Questão de Química — Técnicas de Laboratório — CESPE / CEBRASPE 2024

QuímicaTécnicas de Laboratório
Código
ce176067
Banca
CESPE / CEBRASPE
Órgão
LNA
Ano
2024
Nível
Superior
Cargo
Tecnologista – Especialidade: Desenvolvimento e Integração de Instrumentação Científica e Planejamento e Execução de Atividades em Laboratórios de Pesquisa e Desenvolvimento Tecnológico
Um dos parâmetros para a escolha da bomba de um sistema de vácuo é a pressão mais baixa que ela atinge. Entre as opções a seguir, assinale aquela que corresponde à bomba que consegue alcançar a pressão mais baixa.
  1. Abomba criogênica
  2. Bbomba de pistão
  3. Cbomba ejetora
  4. Dbomba molecular
  5. Ebomba difusora
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GabaritoA — bomba criogênica

Comentário gerado por IA. É um apoio ao estudo, ancorado em fontes, mas pode conter imprecisões — confira sempre na fonte oficial (lei, súmula, edital e gabarito da banca). Encontrou um erro? Use “Reportar”.

Bombas de vácuo: faixa de pressão alcançada

Gabarito: letra A. A bomba criogênica é a que atinge a pressão mais baixa entre as opções, operando na faixa de ultra-alto vácuo (UHV), tipicamente abaixo de 10−710^{-7} Pa, por meio da condensação e adsorção de gases em superfícies resfriadas a temperaturas criogênicas (próximas de 20 K). As demais bombas — de pistão, ejetora, molecular e difusora — alcançam pressões mais altas, sendo a bomba de pistão a de menor capacidade de vácuo entre elas.

A escolha de uma bomba de vácuo depende da pressão final desejada, que é o parâmetro central da questão. As bombas são classificadas em dois grandes grupos: bombas de deslocamento positivo (como a de pistão), que comprimem e expulsam o gás, e bombas de transferência de momento (como a molecular e a difusora), que transferem quantidade de movimento às moléculas do gás. As bombas criogênicas pertencem a uma terceira categoria: as bombas de captura ou de condensação, que retêm as moléculas do gás em superfícies frias, sem necessidade de óleo ou de movimento mecânico.

A bomba de pistão é uma bomba de deslocamento positivo que comprime o gás em um cilindro, atingindo pressões na faixa de vácuo grosseiro a médio (cerca de 10210^2 a 10−110^{-1} Pa). A bomba ejetora (ou de jato de vapor) utiliza um fluido motriz (vapor d'água ou de óleo) para arrastar o gás, alcançando vácuo médio (até cerca de 10−110^{-1} Pa). A bomba difusora também usa um jato de vapor de óleo, mas em um estágio mais avançado, atingindo alto vácuo (até cerca de 10−410^{-4} Pa). A bomba molecular (turbomolecular) utiliza rotores de alta velocidade para transferir momento às moléculas, alcançando alto vácuo (até cerca de 10−610^{-6} Pa). Já a bomba criogênica atinge ultra-alto vácuo (abaixo de 10−710^{-7} Pa), sendo a mais eficiente entre as listadas.

A pegadinha da banca está em exigir o conhecimento da ordem de grandeza das pressões alcançadas por cada tipo de bomba, e não apenas o reconhecimento dos nomes. Muitos candidatos confundem a bomba molecular com a criogênica, pois ambas são usadas em sistemas de alto vácuo, mas a criogênica é superior em pressão final. Além disso, a bomba difusora, apesar de ser uma tecnologia antiga, ainda é usada em alguns sistemas, mas não atinge pressões tão baixas quanto a criogênica.

  1. 1Pistão (10² a 10⁻¹ Pa)
  2. 2Ejetora (até 10⁻¹ Pa)
  3. 3Difusora (até 10⁻⁴ Pa)
  4. 4Molecular (até 10⁻⁶ Pa)
  5. 5Criogênica (abaixo de 10⁻⁷ Pa)
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Alternativa A — ✅ Correta ⟵ GABARITO

A bomba criogênica é a que alcança a pressão mais baixa, operando na faixa de ultra-alto vácuo (UHV), tipicamente abaixo de 10−710^{-7} Pa. Isso ocorre porque ela condensa e adsorve os gases em superfícies resfriadas a temperaturas criogênicas (cerca de 20 K), removendo as moléculas do volume sem depender de óleo ou de movimento mecânico. Essa característica a torna a escolha ideal para aplicações que exigem vácuo extremo, como em espectrômetros de massa e em processos de deposição de filmes finos.

Alternativa B — ❌ Incorreta

A bomba de pistão é uma bomba de deslocamento positivo que comprime o gás em um cilindro, atingindo pressões na faixa de vácuo grosseiro a médio (cerca de 10210^2 a 10−110^{-1} Pa). Ela não consegue alcançar pressões tão baixas quanto as bombas de alto vácuo, pois seu princípio de funcionamento é limitado pela folga entre o pistão e o cilindro e pela presença de gases residuais.

Alternativa C — ❌ Incorreta

A bomba ejetora (ou de jato de vapor) utiliza um fluido motriz (vapor d'água ou de óleo) para arrastar o gás, alcançando vácuo médio (até cerca de 10−110^{-1} Pa). Embora seja simples e robusta, não atinge pressões tão baixas quanto a bomba criogênica, pois o fluido motriz limita a pressão final devido à sua própria pressão de vapor.

Alternativa D — ❌ Incorreta

A bomba molecular (turbomolecular) utiliza rotores de alta velocidade para transferir momento às moléculas do gás, alcançando alto vácuo (até cerca de 10−610^{-6} Pa). Embora seja muito eficiente, ainda não atinge pressões tão baixas quanto a bomba criogênica, que opera na faixa de ultra-alto vácuo.

Alternativa E — ❌ Incorreta

A bomba difusora utiliza um jato de vapor de óleo para arrastar as moléculas do gás, alcançando alto vácuo (até cerca de 10−410^{-4} Pa). Apesar de ser uma tecnologia consolidada, sua pressão final é limitada pela pressão de vapor do óleo e pela contaminação que pode ocorrer, sendo inferior à capacidade da bomba criogênica.

NÃO CAIA NESSA!

A banca explora a confusão entre as bombas de alto vácuo: a molecular e a difusora são frequentemente lembradas, mas a criogênica é a que atinge a pressão mais baixa. Lembre-se: a ordem crescente de capacidade de vácuo é: pistão < ejetora < difusora < molecular < criogênica. Com esse ranking, você resolve a questão sem hesitar.

Gabarito: letra A — a bomba criogênica é a que alcança a pressão mais baixa.

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