Considere a superfície livre de um lago exposto à atmosfera. Se o ar na superfície do lago está saturado, a fração molar do vapor de água no ar na superfície do lago será a mesma que a fração molar da água no lago (que é quase 1)?
Passo 1
Vamos começar entendendo o que a questão está perguntando. Temos a superfície de um lago exposto à atmosfera, e o ar nessa superfície está saturado de vapor de água. A pergunta é: a fração molar do vapor de água no ar será a mesma que a fração molar da água no lago, que é quase 1? Para resolver isso, vamos usar conceitos de equilíbrio de fases e frações molares.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o que é fração molar. A fração molar (
) de um componente em uma mistura é a razão entre o número de moles desse componente e o número total de moles da mistura. Matematicamente, é representada por:
onde
é a fração molar do componente
,
é o número de moles do componente
e
é o número total de moles na mistura.
Passo 3
Agora, vamos considerar o que significa o ar estar saturado com vapor de água. Quando o ar está saturado, ele contém a quantidade máxima de vapor de água que pode manter a uma determinada temperatura e pressão. Isso significa que a pressão parcial do vapor d’água (
) atinge o valor da pressão de vapor saturado (
).
Passo 4
No lago, a fração molar da água líquida é praticamente 1 porque a maior parte da substância presente é água. Porém, no ar acima do lago, mesmo estando saturado, a fração molar do vapor de água é significativamente menor. Isso ocorre porque a quantidade de vapor que o ar pode segurar é limitada pelas condições de temperatura e pressão ambiente.
Passo 5
Para visualizar, imagine que no lago quase 100% da substância é água líquida (
). Já no ar saturado, mesmo sendo o máximo que o ar pode conter de vapor de água, essa fração molar será bem menor que 1, pois o ar também é composto por outros gases como nitrogênio e oxigênio.
Resposta
Não, a fração molar do vapor de água no ar na superfície do lago não é a mesma que a fração molar da água no lago, mesmo estando o ar saturado. A fração molar do vapor no ar é significativamente menor que 1.