Enunciado

Determine a fração molar do vapor de água na superfície de um lago cuja temperatura é 15 ℃ e compare-a com a fração molar da água no lago. Considere a pressão atmosférica ao nível do lago igual a 92   k P a .

Passo 1

Dados fornecidos:

Temperatura do lago: T = 15 ℃

Pressão atmosférica: P = 92   k P a

Premissas:

1) O vapor de ar e de água são gases ideais.

2) O ar é fracamente solúvel em água e, portanto, a lei de Henry é aplicável.

Passo 2

Podemos obter a pressão de saturação da água a 15 ℃ na Tabela A-9.

Pressão de saturação da água: P s a t   15 ℃   = 1,705   k P a

Análise O ar na superfície da água será saturado. Portanto, a pressão parcial do vapor de água no ar na superfície do lago será simplesmente a pressão de saturação da água a 15 ℃ .

P v a p o r = P s a t   15 ℃   = 1,705   k P a

Passo 3

Podemos assumir que o ar e o vapor sejam gases ideais, assim, a fração molar do vapor de água no ar na superfície do lago é determinada pela Eq. 14-11. Assim temos:

y v a p o r = P v a p o r P

Substituindo os termos da equação pelos dados obtidos, temos:

y v a p o r = 1,705   k P a 92   k P a

y v a p o r = 0,0185

Passo 4

A água contém um pouco de ar dissolvido, mas a quantidade é insignificante. Portanto, podemos assumir que todo o lago é água líquida. Então sua fração molar se torna:

y á g u a     l í q u i d a = 1

Discussão: Observe que a concentração de água em uma base molar é 100 % abaixo da interface ar-água e 1,85 % acima dela, mesmo que se presuma que o ar esteja saturado (portanto, esse é o valor mais alto a 15 ℃ ). Portanto, enormes descontinuidades podem ocorrer nas concentrações de uma espécie através dos limites das fases.

Resposta

y v a p o r = 0,0185

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