Um fluxo de gás
é borbulhado em água a
. A água encontra-se a céu aberto, onde a pressão barométrica é de 759 Torr. As bolhas de
, são muito pequenas e sobem lentamente para a superfície da água. Qual é a composição dessas bolhas quando alcançam a superfície?
Passo 1
Beleza, então o enunciado diz que a gente borbulha N₂ em água a 25 °C ao ar livre, com pressão barométrica de 759 Torr. A pergunta é: quando essas bolhinhas sobem devagar e chegam à superfície, qual é a mistura de gases dentro delas?
Matéria: equilíbrio de gases – Lei de Dalton (pressões parciais) e vapor d’água. Vamos usar:
Matéria: equilíbrio de gases – Lei de Dalton (pressões parciais) e vapor d’água. Vamos usar:
- pressão de vapor d’água a 25 °C;
- composição do ar seco (N₂, O₂, Ar);
- Dalton para distribuir as pressões parciais.
Passo 2
Primeiro, a água na temperatura de 25 °C sustenta vapor d’água cuja pressão é
Isso significa que, dentro da bolha, essa parte da pressão vem do vapor d’água.
Passo 3
A pressão total é 759 Torr. Logo, a parte “seca” (gases não condensáveis) na bolha vale
Passo 4
Agora, o ar seco (na atmosfera) tem em torno de 78,1 % de N₂, 20,9 % de O₂ e 0,93 % de Ar. Pela Lei de Dalton:
onde
é a fração molar de cada gás no ar seco.
- p(N₂) = 0,781·735,2 = 573,9 Torr
- p(O₂) = 0,209·735,2 = 153,6 Torr
- p(Ar)= 0,0093·735,2 = 6,84 Torr
Dentro da bolha, por difusão lenta, cada gás atinge essa própria pressão parcial.
Passo 5
Pra transformar em fração molar da mistura total dentro da bolha (incluindo vapor d’água), usamos Dalton de novo:
- x(H₂O)=23,8/759≈0,0314 → 3,14%
- x(N₂)=573,9/759≈0,7560 → 75,60%
- x(O₂)=153,6/759≈0,2024 → 20,24%
- x(Ar)=6,84/759≈0,0090 → 0,90%
Resposta
Quando as bolhas chegam à superfície a 25 °C e 759 Torr, a mistura dentro delas é aproximadamente:
– 3,14 % de vapor d’água
– 75,60 % de N₂
– 20,24 % de O₂
– 0,90 % de Ar
– 3,14 % de vapor d’água
– 75,60 % de N₂
– 20,24 % de O₂
– 0,90 % de Ar