Uma ampola de 20 L é termostatizada a 25^circ C. Depois de feito o vácuo, injeta-se nela 1,0 g de água. Qual será a pressão na ampola e quantos gramas de H2 O permanecerão na forma líquida?

Passo 1

Beleza, vamos lá: temos um recipiente de 20 L todo termostatizado a 25 °C (ou seja, a temperatura é fixa). Antes de injetar a água, ele é completamente evacuado (vácuo). Aí a gente coloca 1,0 g de H₂O e deixa chegar no equilíbrio. A pergunta é: qual a pressão dentro da ampola e quanto de água continua como líquido?
Conteúdo da matéria: equilíbrio de fases (líquido–vapor) e lei dos gases ideais.
O que precisamos:
  1. A pressão de vapor saturado da água a 25 °C (obtida em tabela).
  2. A lei dos gases ideais para saber quanta massa de água cabe no vapor a essa pressão.

Passo 2

Primeiro, a teoria do vapor saturado.
Quando um líquido fica em equilíbrio com seu vapor a certa psat(25,°C) = 3,17 times 10^3 ;Pa (approx 3,17,kPa) , a pressão do vapor é fixa e depende só da temperatura. Essa pressão é chamada .
Na tabela de vapor da água, a a 25 °C vale aproximadamente

Passo 3

Agora, usando a lei dos gases ideais para ver quanta água (em mols e depois em gramas) fica na fase vapor a esse pV = nRT, .
A lei dos gases ideais é
n = pVR T = 3,17times10^3 times 0,0208,314times298 approx 0,0256;mol
onde
  • mvap = n times 18;g/mol approx 0,0256 times 18 = 0,46;g ,
  • ,
  • ,
Então o número de mols no vapor é
Cada mol de H₂O pesa 18 g, logo a massa de vapor é

Passo 4

A gente injetou 1,0 g de água. Se, no equilíbrio, só 0,46 g virou vapor, o restante tem que ficar líquido. Ou seja:
mlíq = 1,0;g - 0,46;g = 0,54;g í

Resposta

Pressão na ampola: .
Massa de água líquida restante: .

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