O ponto de ebulição do hélio a uma atmosfera é de
. Qual o volume ocupado pelo hélio gasoso proveniente da evaporação de 10 g de hélio líquido, sob pressão de 1 atm , na temperatura de (a) 4,2 K e (b) 293 K?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre o ponto de ebulição do hélio à pressão de 1 atm, que é 4,2 K, e quer saber qual o volume que 10 g de hélio líquido ocuparão quando evaporarem, tanto a 4,2 K quanto a 293 K. Para resolver isso, vamos usar a Lei dos Gases Ideais, que relaciona pressão, volume, temperatura e quantidade de gás.
Passo 2
Primeiro, precisamos saber quantos mols de hélio temos nos 10 gramas. A fórmula para converter massa em mols é:
Sabemos que a massa molar do hélio é aproximadamente 4 g/mol. Então:
Passo 3
Agora que sabemos quantos mols temos, vamos usar a Lei dos Gases Ideais, que é:
Queremos encontrar o volume
, então rearranjamos a fórmula:
Aqui:
-
é a pressão (1 atm) -
é a constante dos gases ideais (0,0821 L·atm/mol·K) -
é a temperatura em Kelvin
Passo 4
Vamos calcular o volume para a primeira temperatura, que é 4,2 K:
Fazendo as contas:
Passo 5
Agora, vamos calcular para a segunda temperatura, que é 293 K:
Fazendo as contas:
Resposta
(a) O volume ocupado pelo hélio a 4,2 K é aproximadamente 0,86 litros.
(b) O volume ocupado pelo hélio a 293 K é aproximadamente 60,2 litros.