Uma indústria libera monóxido de carbono ( CO ) como subproduto de sua queima incompleta de combustíveis fósseis. Em uma medição controlada, determinou-se que 25,0 \mathrm{~L} de CO são emitidos por minuto a uma temperatura de 27^{\circ} \mathrm{C} e pressão de 1,00 \mathrm{~atm}. Sabendo que o gás se comporta como um gás ideal, a emissão ocorre em ambiente aberto, onde o CO se expande até ocupar 40,0 \mathrm{~L} a pressão constante, e o gás CO tem massa molar \mathrm{M}=28,0 \mathrm{~g} / \mathrm{mol}, Calcule:
a) O número de mols de CO emitido por minuto.
b) A massa de CO emitida por hora.
c) O trabalho realizado pelo gás durante a expansão.
d) Reflita e responda a partir do seu conhecimento sobre CO , quais implicações ambientais esse tipo de liberação de gás pode trazer?

Passo 1

O enunciado diz que uma indústria emite 25,0,L de CO por minuto a 27^\circC e 1,00,atm, e esse gás se comporta como ideal. Em seguida ele se expande até 40,0,L à mesma pressão, e a massa molar do CO é M=28,0,g/mol. Precisamos calcular:
  • (a) o número de mols de CO emitido por minuto;
  • (b) a massa de CO emitida por hora;
  • (c) o trabalho realizado pelo gás durante essa expansão a 1,00,atm;
  • (d) refletir sobre as implicações ambientais da liberação de CO.

Passo 2

Para (a) usamos a lei dos gases ideais PV = nRT
onde \;P = 1,00,atm, \;V = 25,0,L, \;R = 0,08206, \frac{\mathrm{L\,atm}}{\mathrm{mol\,K}}, \;T = 27 + 273 = 300,K.
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n = \frac{PV}{RT} = \frac{1,00 \times 25,0}{0,08206 \times 300} \approx 1,02\\ \mathrm{mol}.

Passo 3

Para (b) primeiro calculamos a massa emitida por minuto:
m_{\text{min}} = n \times M = 1,02\\ \mathrm{mol} \times 28,0\\ \frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}} \approx 28,6\\ \mathrm{g/min}.
Em uma hora ( 60 min):
m_{\text{hora}} = 28,6\\ \mathrm{g/min} \times 60\\ \mathrm{min} \approx 1\,716\\ \mathrm{g} \approx 1,72\\ \mathrm{kg}.

Passo 4

Para (c) o trabalho a pressão constante é
W = P\,\Delta V
com \Delta V = 40,0 - 25,0 = 15,0,L e P = 1,00,atm.
Em unidades de J, usando 1, L\cdot atm = 101,325,J:
W = 1,00\\ \mathrm{atm} \times 15,0\\ \mathrm{L} = 15,0\\ \mathrm{L\cdot atm} \approx 15,0 \times 101,325\\ \mathrm{J} \approx 1,52\times10^3\\ \mathrm{J}.

Passo 5

Para (d) o monóxido de carbono é um gás tóxico que se liga à hemoglobina no sangue com afinidade muito maior que o oxigênio, reduzindo o transporte de O_{2} e causando asfixia tecidual. Ambientalmente, altas concentrações de CO contribuem para a poluição do ar, afetam a qualidade do ar urbano, podem promover formação de ozônio troposférico (smog) e agravam problemas respiratórios na população exposta.

Resposta

(a) n \approx 1,02 mol por minuto.
(b) m \approx 1,72 kg por hora.
(c) W \approx 1,52\times10^3 J (por expansão de 25,0 L a 40,0 L).
(d) O CO é altamente tóxico, diminui o transporte de oxigênio no sangue e contribui para a poluição do ar e problemas respiratórios na população.

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