Exercícios Resolvidos de Gases ideais

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Enunciado

Dois frascos A e B, conectados por uma válvula, contêm, respectivamente, oxigênio e nitrogênio, a 25 o C . No estado inicial, apresentam os seguintes dados:

A válvula é aberta e os gases se misturam. Atingido o equilíbrio, calcular:

a) A pressão total da mistura gasosa;

b) A pressão parcial de cada gás;

c) A fração molar do O 2 na mistura.

Passo 1

a) Como os gases se misturam, o n t o t a l vai ser a soma dos mols de cada um dos gases.

Para calcular o n O 2 e o n N 2 , vamos usar a lei dos gases ideais:

p V = n R T

Onde p e V são dados na tabela, T é 25 o C e R é 0,082 atm.L/mol.K.

Para o O 2 :

3   a t m   .   0,1   L = n O 2 .   0,082 a t m . L m o l . K   .   298 , 15   K

n O 2 = 0,012   m o l

Para o N 2 :

1   a t m   .   0,3   L = n N 2   .   0,082 a t m . L m o l . K   .   298 , 15   K

n N 2 = 0,012   m o l

Quando eles se misturam, portanto, n t o t a l = 0,024   m o l

Passo 2

Para calcular a nova pressão total, vamos usar de novo a lei dos gases ideais!

p V = n R T

p t o t a l   .   0,4   L = 0,024   m o l   .   0,082 a t m . L m o l . K   .   298 , 15   K

p t o t a l = 1,5   a t m

Passo 3

b) Para calcular a pressão parcial de cada gás, precisamos calcular suas frações molares, já que a definição de pressão parcial é dada por:

p c o m p o n e n t e = x c o m p o n e n t e . p t o t a l

Para calcular as frações molares:

x O 2 = n O 2 n t o t a l = 0,012 0,024 = 0,5

x N 2 = n N 2 n t o t a l = 0,012 0,024 = 0,5

Daí já calculamos a letra c!

Passo 4

Agora é só aplicar as frações molares e a pressão total na fórmula de pressão parcial :

p O 2 = p N 2 = 0,5   .   1,5   a t m = 0,75   a t m

Resposta

a) 1,5   a t m

b) p O 2 = p N 2 = 0,75   a t m

c) x O 2 = 0,5

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