Considere um copo de água em uma sala a temperatura de
e 97 kPa . Considerando que a umidade relativa do ar na sala é
e a água e o ar estão em equilíbrio térmico, determine a fração molar do vapor de água no ar e a fração molar do ar na água.
bar
Passo 1
O enunciado descreve um copo de água em equilíbrio térmico com o ar de uma sala a
e
kPa, com umidade relativa
. Precisamos encontrar
- a fração molar do vapor de água na fase gasosa (ar úmido), e
- a fração molar do ar dissolvido na fase líquida (água).
Para isso usaremos:
– A lei de Dalton para fração molar na fase gasosa:
– A lei de Henry para solubilidade de gases em líquidos:
onde
é a constante de Henry (no mesmo sistema de unidades do pressionamento).
Passo 2
Na fase gasosa, a pressão parcial do vapor de água em equilíbrio é igual à pressão de saturação a
:
Logo, a fração molar de vapor de água no ar é
Passo 3
Na fase líquida, o ar (como um todo) está à pressão parcial
Pela lei de Henry, para dissolver o ar em água a
, usamos
Convertendo
para bar:
temos então
Resposta
A fração molar do vapor de água no ar é aproximadamente
.
A fração molar do ar na água é aproximadamente .
A fração molar do ar na água é aproximadamente