Uma amostra de ar é coletada sobre água a
. No equilíbrio a pressão total do ar úmido é 1 atm . A pressão de vapor da égua no equilíbrio, a
, é 17,54 Torr; a composição do ar seco é
de
de
e 1 mol% de Ar.
Calcule as frações molares de nitrogênio, oxigênio, argônio e água na mistura úmida.
Calcule as frações molares de nitrogênio, oxigênio, argônio e água na mistura úmida.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma amostra de ar coletada sobre água a 20°C, onde a pressão total é de 1 atm. A gente precisa calcular as frações molares de nitrogênio (N₂), oxigênio (O₂), argônio (Ar) e água (H₂O) na mistura úmida. Nesse caso, vamos usar conceitos de pressão parcial e frações molares para resolver.
Passo 2
Primeiro, vamos entender que a pressão total do ar úmido é a soma das pressões parciais de todos os componentes presentes. Isso significa que:
Sabemos que
e
. Como 1 atm equivale a 760 Torr, vamos converter a pressão total para Torr para facilitar os cálculos:
Passo 3
Agora, a pressão parcial dos gases secos (N₂, O₂ e Ar) será a pressão total menos a pressão da água:
Passo 4
Sabendo a composição do ar seco, podemos calcular as pressões parciais de N₂, O₂ e Ar. As porcentagens são:
- N₂: 78%
- O₂: 21%
- Ar: 1%
Vamos calcular cada pressão parcial multiplicando a fração molar pela pressão dos gases secos:
Passo 5
Agora, para encontrar as frações molares na mistura úmida, usamos a fórmula:
Onde
é a fração molar do componente
e
é a pressão parcial desse componente.
Vamos calcular cada fração:
Resposta
As frações molares na mistura úmida são aproximadamente:
- Nitrogênio (N₂): 0,761
- Oxigênio (O₂): 0,205
- Argônio (Ar): 0,0098
- Água (H₂O): 0,023