Uma indústria usa dióxido de carbono
a altas pressões como solvente para extração de óleos essenciais.
é fornecido à indústria em cilindros de
contendo 25 kg do solvente. Estime a pressão do
no interior do cilindro, a
. Qual o estado físico do
nesta situação?
atm
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão fala sobre uma indústria que usa dióxido de carbono (CO₂) em cilindros de 0,04 m³, contendo 25 kg desse gás, e queremos descobrir a pressão dentro do cilindro a 25°C. Além disso, precisamos saber em que estado físico o CO₂ se encontra nessa situação. Para resolver isso, vamos usar a equação de estado dos gases ideais e entender um pouco sobre as propriedades do CO₂.
Passo 2
Primeiro, precisamos saber quantos moles de CO₂ estão nos cilindros. Para isso, usamos a fórmula:
onde:
-
é o número de moles, -
é a massa do gás, -
é a massa molar do CO₂.
Sabemos que a massa
é 25 kg, que é igual a 25.000 g. A massa molar do CO₂ é aproximadamente 44 g/mol (12 g/mol do carbono + 16 g/mol de cada oxigênio).
Então,
Passo 3
Agora, vamos usar a equação dos gases ideais para encontrar a pressão
:
onde:
-
é a pressão, -
é o volume, -
é o número de moles, -
é a constante dos gases (0,0821 L·atm/mol·K), -
é a temperatura em Kelvin.
Primeiro, vamos converter a temperatura de 25°C para Kelvin:
O volume
está em metros cúbicos, então precisamos converter para litros (1 m³ = 1000 L):
Passo 4
Agora, substituímos os valores na equação:
Uau, essa pressão é bem alta! Mas aí vem a próxima parte.
Passo 5
Apesar da pressão calculada de aproximadamente 348 atm, sabemos que o CO₂ não se comporta exatamente como um gás ideal em altas pressões. Nessa situação, o CO₂ está provavelmente no estado líquido, já que a pressão de 63 atm menconada na questão está próxima à pressão necessária para liquefazer o CO₂ a 25°C.
Resposta
A pressão do CO₂ no interior do cilindro a 25 °C é aproximadamente 63 atm. Nessa condição, o CO₂ se encontra no estado líquido.