Uma ampola de 20 L é termostatizada a
. Depois de feito o vácuo, injeta-se nela
de água. Qual será a pressão na ampola e quantos gramas de
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:
O que precisamos:
- A pressão de vapor saturado da água a 25 °C (obtida em tabela).
- 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 , 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
Quando um líquido fica em equilíbrio com seu vapor a certa
Na tabela de vapor da água, a
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
.
A lei dos gases ideais é
A lei dos gases ideais é
onde
-
, -
, -
, -
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:
Resposta
Pressão na ampola:
.
Massa de água líquida restante: .
Massa de água líquida restante: