O ar está contido em um recipiente de 30 m^3 a 400 K e 1,013 times 10^5 Pa. Determine as seguintes propriedades da mistura gasosa: fração volumétrica de O2;

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem um problema sobre ar contido em um recipiente e precisa descobrir a fração volumétrica de oxigênio ( O2) nessa mistura gasosa. O conteúdo principal aqui é de química dos gases, especificamente sobre misturas gasosas e frações volumétricas. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é fração volumétrica e como ela se relaciona com a composição do ar.

Passo 2

Primeiro, vamos esclarecer o que é fração volumétrica. A fração volumétrica de um gás em uma mistura é a proporção do volume que esse gás ocupa em relação ao volume total da mistura. Ela é importante porque, em condições de temperatura e pressão constantes, a fração volumétrica é igual à fração molar, ou seja, a proporção de quantidade de mols de cada gás na mistura.

Passo 3

Sabemos que o ar é uma mistura de vários gases, principalmente nitrogênio ( N2) e oxigênio ( O2), além de pequenas quantidades de outros gases como argônio e dióxido de carbono. Em condições padrão, a composição aproximada do ar é:
  • N2: 78%
  • O2: 21%
  • Outros gases: 1%
Esses valores são frações volumétricas, o que significa que, em um recipiente, 21% do volume total é ocupado por oxigênio.

Passo 4

No problema, nos são dados a pressão ( P = 1,013 times 10^5 Pa), o volume ( V = 30 m^3) e a temperatura ( T = 400 K) do recipiente que contém o ar. No entanto, para encontrar a fração volumétrica de O2, não precisamos desses valores específicos, pois a composição do ar é geralmente considerada constante nessas condições.

Passo 5

Portanto, a fração volumétrica de oxigênio ( O2) no ar é aproximadamente 21%. Isso significa que, em qualquer volume de ar, cerca de 21% desse volume é composto por oxigênio.

Resposta

A fração volumétrica de O2 na mistura gasosa é aproximadamente 21%.

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