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 ( X) 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:
Xi = nintotal
onde Xi é a fração molar do componente i, ni é o número de moles do componente i e ntotal 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 ( PH2O) atinge o valor da pressão de vapor saturado ( Psat).

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 ( Xágua approx 1á). 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.

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