2ª QUESTÃO (2,5 pontos)
Um frasco de vidro borossilicato (
) com capacidade de
, contém ar a 750 mmHg a
. O frasco é submetido a um resfriamento de modo isobárico, até
, quando é observado o aparecimento de água no seu interior. A pressão do vapor d’água neste processo varia de 22 mmHg para 13 mmHg.
a) A composição fracional da mistura no início do processo. (Composição do ar: 80% de nitrogênio e 20% de oxigênio)
b) O volume do frasco após o resfriamento.
c) A massa de água condensada após o resfriamento.
Um frasco de vidro borossilicato (
a) A composição fracional da mistura no início do processo. (Composição do ar: 80% de nitrogênio e 20% de oxigênio)
b) O volume do frasco após o resfriamento.
c) A massa de água condensada após o resfriamento.
Passo 1
O enunciado descreve um frasco de vidro borossilicato de capacidade inicial
a
contendo uma mistura de ar seco e vapor d’água totalizando
. O frasco sofre resfriamento isobárico até
e, nesse processo, a pressão parcial do vapor d’água cai de
para
, gerando condensação. Para resolver precisamos de:
. Cálculo de frações molares a partir das pressões parciais (lei de Dalton).
. Cálculo da variação de volume do frasco usando coeficiente de expansão volumétrica
.
. Cálculo de massas usando lei dos gases ideais
e conversão de mols em massa.
Passo 2
No início a pressão total é
e a parte de vapor d’água é
. Logo a pressão do ar seco é
Como o ar é
de
e
de
(em moles), temos
As frações molares são
, logo
Passo 3
Para o volume após o resfriamento até
usamos a expansão volumétrica do vidro:
Com
,
Passo 4
A massa de água condensada é a diferença entre a quantidade inicial e final de mols de vapor. Usamos
e convertemos
em atm por
.
Inicialmente temos
Inicialmente temos
No fim, com
,
,
,
Logo a quantidade condensada é
e a massa de água é
Resposta
a)
.
b) .
c)
b)
c)