Desenvolva teoricamente explicando em detalhes como foi determinado o volume molar de um gás ideal na CNTP. A partir da equação do gás ideal mostrar que a pressão total P na fase gasosa no interior do tubo usado no experimento é igual a soma das pressões parciais de
e
? (2,0 pontos)
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente explicar como determinar o volume molar de um gás ideal na CNTP (Condição Normal de Temperatura e Pressão) e, usando a equação dos gases ideais, mostrar que a pressão total dentro do tubo é igual à soma das pressões parciais de
e
. Para resolver isso, vamos precisar entender a equação dos gases ideais e o conceito de pressão parcial.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é a CNTP. É uma condição padrão onde a temperatura é de 273,15 K e a pressão é de 1 atm. Nessa condição, queremos encontrar o volume ocupado por um mol de gás ideal.
Passo 3
A equação dos gases ideais é dada por:
onde:
- $ P $ é a pressão,
- $ V $ é o volume,
- $ n $ é a quantidade de mols,
- $ R $ é a constante dos gases (0,0821 L·atm/mol·K),
- $ T $ é a temperatura.
Passo 4
Queremos encontrar o volume molar, ou seja, o volume ocupado por 1 mol de gás ($ n = 1 $). Substituindo na equação:
Passo 5
Na CNTP, $ T = 273,15 $ K e $ P = 1 $ atm. Substituindo esses valores:
Então, o volume molar de um gás ideal na CNTP é aproximadamente 22,4 litros por mol.
Passo 6
Agora, vamos mostrar que a pressão total $ P $ é igual à soma das pressões parciais de
e
. Isso está relacionado à Lei de Dalton das Pressões Parciais, que afirma que em uma mistura de gases, a pressão total é a soma das pressões que cada gás exerceria sozinho.
Passo 7
Usando a equação dos gases ideais para cada gás separadamente:
Somando as duas equações:
Factorando $ V $ e reconhecendo que $ P = P_{\mathrm{H}2} + P{\mathrm{H}_2O} $:
O que confirma que a pressão total é a soma das pressões parciais.
Resposta
Portanto, a pressão total $ P $ no interior do tubo é igual à soma das pressões parciais de
e
, ou seja: