QUESTÃO (2,5 pontos)
Um frasco de vidro borossilicato (coeficiente de dilatação linear
) com volume inicial de
, contendo ar úmido, é mantido sob pressão de 22 mmHg a
. O frasco é então resfriado isotermicamente até
, momento em que se observa a condensação de vapor d’água. A pressão do vapor no processo varia de 22 mmHg para
.
a) Qual a composição fracionária da mistura no início do processo? (Considere
de
de vapor d’água).
b) Qual o volume do frasco após o resfriamento?
c) Calcule a massa de água que se condensou durante o resfriamento.
a) Qual a composição fracionária da mistura no início do processo? (Considere
b) Qual o volume do frasco após o resfriamento?
c) Calcule a massa de água que se condensou durante o resfriamento.
Passo 1
O enunciado descreve um frasco de vidro borossilicato de volume inicial
e coeficiente de dilatação linear
, contendo uma mistura gasosa de nitrogênio e vapor d’água que, a
, está sob pressão parcial do vapor de
. Ao resfriar até
, a pressão de vapor cai para
e ocorre condensação de parte do vapor. Para resolver, vamos usar:
- Frações molares dadas da mistura.
- Dilatação volumétrica do frasco (expansão linear → volume).
- Equação dos gases ideais para calcular quantidade de vapor antes e depois e daí massa condensada.
Passo 2
A composição fracionária da mistura no início do processo é fornecida como
Passo 3
Para achar o volume após o resfriamento de
para
(
), usamos que a dilatação volumétrica é aproximadamente
Substituindo,
Passo 4
Para calcular a massa de água condensada, procedemos assim:
- Calcular a pressão total da mistura no início, sabendo que
e :
- Moles iniciais de vapor d’água a
( ) e :
- Moles de vapor d’água que permanecem na fase gasosa a
( ), e :
- Moles de água condensada:
- Convertendo em massa (
):
Resposta
a)
b)
c)
b)
c)