A pressão total de uma mistura de oxigênio (
) e nitrogênio (
) é
. Um material adsorvente foi utilizado para remoção seletiva do gás nitrogênio, de forma que apenas oxigênio puro restasse no mesmo recipiente. Quando nas mesmas condições de temperatura e volume da mistura original, esse gás oxigênio exerceu uma pressão de 0,80 atm sobre o recipiente. Considerando o comportamento ideal dos gases nas condições avaliadas, responda:
a) Qual é a composição original da mistura expressa em fração molar de cada gás?
a) Qual é a composição original da mistura expressa em fração molar de cada gás?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre mistura de gases usando conceitos de pressão parcial e fração molar. A gente vai precisar entender como os gases se comportam na mistura ideal e como calcular as frações molares a partir das pressões dadas.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que em uma mistura de gases ideais, a pressão total é a soma das pressões parciais de cada gás. Isso é conhecido como a Lei de Dalton das Pressões Parciais:
No nosso caso, a pressão total é de 2,00 atm antes da remoção do nitrogênio.
Passo 3
Depois que removemos o nitrogênio, só resta o oxigênio no recipiente, e a pressão exercida por ele é de 0,80 atm. Isso significa que a pressão parcial do oxigênio na mistura original era de 0,80 atm.
Passo 4
Agora, podemos calcular a pressão parcial do nitrogênio antes da remoção. Usando a Lei de Dalton:
Passo 5
Com as pressões parciais conhecidas, podemos determinar as frações molares de cada gás. A fração molar de um gás é a raz��o entre a pressão parcial desse gás e a pressão total da mistura:
Resposta
A composição original da mistura é de 40 % de oxigênio (
) e 60 % de nitrogênio (
) em fração molar.
Exercícios relacionados
Um cilindro de gás sem rótulo foi encontrado em um laboratório. Numa tentativa de identificar qual era o gás, um jovem físico-químico fez um experimento para determinar a massa molar deste gás. Para isso, mediu a pressão que o gás exercia quando confinado em um balão de
, à temperatura constante de
. Adicionando uma massa de gás no interior do balão igual a 5,7890 g, a pressão medida foi de 0,5000 atm. Assumindo que o gás se comportava idealmente, o estudante determinou a massa molar do gás.
c) O valor da massa molar determinada no item acima seria diferente se a pressão do gás no experimento fosse diferente, mantendo o volume e a temperatura do gás fixos? Explique detalhadamente sua resposta, dizendo como o valor obtido seria alterado pela modificação da pressão, levando em consideração as características de compressibilidade do gás.
c) O valor da massa molar determinada no item acima seria diferente se a pressão do gás no experimento fosse diferente, mantendo o volume e a temperatura do gás fixos? Explique detalhadamente sua resposta, dizendo como o valor obtido seria alterado pela modificação da pressão, levando em consideração as características de compressibilidade do gás.
Considere os seguintes fenômenos envolvendo sistemas gasosos. Para cada caso, enuncie a principal lei empírica associada ao fenômeno observado.
i) Um balão cheio de gás murcha quando colocado dentro do congelador:
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Uma barra de ferro foi colocada no interior de um contêiner sob pressão constante de 1,0 atm. Esperou-se tempo suficiente para que o equilíbrio térmico entre a barra e o contêiner fosse alcançado e verificou-se que durante o processo o volume da barra aumentou
. Para o sistema sob estudo (barra de ferro):
a) Classifique as fronteiras do sistema sob estudo. Justifique sua resposta.
a) Classifique as fronteiras do sistema sob estudo. Justifique sua resposta.
Três máquinas térmicas recebem 600 kJ de energia na forma de calor por ciclo de operação de uma fonte quente a
. As máquinas rejeitam, por ciclo, determinadas quantidades de energia na forma de calor para uma fonte fria a
, sendo que a máquina A rejeita 450 kJ , a máquina
, e a C, 120 kJ . Considerando que estas máquinas operam apenas com duas fontes térmicas, responda:
a) Teoricamente, qual a eficiência máxima prevista para as referidas máquinas? Demonstre.
a) Teoricamente, qual a eficiência máxima prevista para as referidas máquinas? Demonstre.