Enunciado

Imagine uma aparelhagem em que A e B são dois balões de 1 L ligados por uma torneira C. O volume interno da torneira é desprezível. Inicialmente, A e B são evacuados, a torneira C é fechada e 1,50 g de dietil-éter, C 2 H 5 O C 2 H 5 , é admitido no balão A. A pressão de vapor do dietil-éter é de 57 Torr a - 45 ° C , 185 Torr a 0 ° C , 534 Torr a 25 ° C , e desprezível abaixo de - 86 ° C .

  1. Se a torneira permanece fechada e o balão entrar em equilíbrio a - 45 ° C , qual será a pressão do dietil-éter no balão A?
  2. Se a temperatura aumenta para 25 ° C , qual será a pressão do dietil-éter no balão?
  3. Se a temperatura do aparelho volta a - 45 ° C e a torneira C é aberta, qual será a pressão do dietil-éter no aparelho?
  4. Se o balão A é mantido a - 45 ° C e o balão B é resfriado com nitrogênio líquido (ponto de ebulição, - 196 ° C ) com a torneira aberta, que mudanças ocorrerão no aparelho? Considere o comportamento ideal.

Passo 1

Bora pra mais uma !!

Sabemos que a -45°C a pressão do vapor do dietil-éter é de 57 Torr. Se o balão está em equilíbrio, a pressão do balão será igual à pressão do vapor do éter-dietílico, se e somente se, tiver dentro do balão uma quantidade suficiente para gerar tal pressão.

Então precisamos saber quanto de massa nós vamos precisar para originar no balão uma pressão de 57 Torr, para isso nós vamos usar a equação dos gases ideais:

P V = n R T

Como:

n = m M M

Substituindo:

P V = m M M R T

Se lembrarmos que:

P = 57   T o r r × 1   a t m 760   T o r = 0,075   a t m

V = 1   L

M M = 74,12 g m o l

T = - 45 ° C + 273 = 228   K

R = 0,082 a t m   .   L m o l   .   K

Colocando na fórmula:

0,075   a t m ( 1   L ) = m 74,12 g m o l 0,082 a t m   .   L m o l   .   K ( 228   K )

Reorganizando:

m = 0,30   g

Então, para gerar essa pressão nós precisamos 0,30 g. O que significa que temos composto suficiente para alcançar o equilíbrio no balão.

Então a pressão será 57 Torr!!

Passo 2

Nós sabemos que entrou no balão 1,50 g de dietil – éter no balão. Então:

m = 1,50   g

T = 25 ° C + 273 = 298   K

Na fórmula que já descobrimos:

P . ( 1   L ) = 1,50   g 74,12 g m o l 0,082 a t m   .   L m o l   .   K ( 298   K )

Resolvendo a pressão:

P = 0,49   a t m

Então, quando nós aumentamos a pressão para 25°C a pressão vai para 0,49 atm.

Passo 3

A letra c é bem parecida com a letra a, a grande diferença aqui é que como a torneira C é aberta agora nós teremos um volume de 2 L:

0,075   a t m ( 2   L ) = m 74,12 g m o l 0,082 a t m   .   L m o l   .   K ( 228   K )

Então:

m = 0,60   g

Novamente nós temos massa suficiente no balão, então a pressão continuará sendo 57 Torr.

Passo 4

Se o balão for resfriado a -196°C, todo o vapor que vem do balão A para B se condensará no balão B e, após algum tempo, o balão A será deixado vazio!

Tranquilinha ?!

Resposta

  1. 57   T o r r ;
  2. 0,49   a t m ;
  3. 57   T o r r ;
  4. O balão A esvaziar.
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