Oito litros de ar seco são borbulhados lentamente em água líquida a 20 oC. Observa-se uma perda de
do líquido. Admitindo-se a formação de 8 L de vapor de água saturado, calcule a pressão do vapor da água a
.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício de química que envolve a evaporação de água e a pressão do vapor. O enunciado diz que 8 litros de ar seco são borbulhados em água a 20°C, e isso faz com que 0,138 g de água sejam perdidos. Queremos calcular a pressão do vapor de água nessa temperatura. Para resolver isso, vamos precisar usar a Lei dos Gases Ideais e entender um pouco sobre equilíbrio de fases.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que está acontecendo. Quando a água evapora, ela se transforma em vapor e ocupa espaço no ar. A quantidade de vapor formada está relacionada à massa perdida de água. Para encontrar a pressão desse vapor, precisamos saber quantos mols de vapor foram formados.
Passo 3
Vamos começar calculando o número de mols de água que evaporaram. Sabemos que a massa perdida foi de 0,138 g. A massa molar da água (
) é aproximadamente 18 g/mol. Usamos a fórmula:
onde:
-
é o número de mols, -
é a massa em gramas, -
é a massa molar.
Então:
Passo 4
Agora que temos o número de mols, vamos usar a Lei dos Gases Ideais para encontrar a pressão. A fórmula é:
onde:
-
é a pressão, -
é o volume em litros, -
é o número de mols, -
é a constante dos gases ideais ( ), -
é a temperatura em Kelvin.
Primeiro, vamos converter a temperatura de Celsius para Kelvin:
Passo 5
Substituindo os valores na equação dos gases ideais para encontrar a pressão
:
Passo 6
Vamos calcular passo a passo:
Primeiro, multiplicamos
,
e
:
Agora, dividimos pelo volume
:
Passo 7
Mas olha só, essa pressão está em atmosferas. Geralmente, a pressão do vapor de água é mais comumente expressa em mmHg ou Torr. Sabemos que
, então:
Resposta
A pressão do vapor da água a
é aproximadamente 17,5 mmHg.