Um tanque com
contém
de n-butano líquido em equilíbrio com o seu vapor a
. Estime a massa de vapor de n-butano no tanque. A pressão de vapor do 11 butano na temperatura fornecida é de 2,43 bar.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem um tanque de 30 metros cúbicos que contém 14 metros cúbicos de n-butano líquido em equilíbrio com seu vapor a 25°C. A gente precisa descobrir qual é a massa do vapor de n-butano nesse tanque. Para isso, vamos usar conceitos de equilíbrio de fases e a equação dos gases ideais. Vamos precisar saber a pressão de vapor do n-butano nesse temperatura, que é de 2,43 bar.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar o volume ocupado pelo vapor. O volume total do tanque é de 30 m³ e o volume do líquido é de 14 m³. Então, o volume do vapor será:
Passo 3
Agora, vamos utilizar a equação dos gases ideais para relacionar pressão, volume, temperatura e quantidade de substância:
Onde:
-
é a pressão (em Pascals), -
é o volume (em metros cúbicos), -
é o número de mols, -
é a constante dos gases ( ), -
é a temperatura absoluta (em Kelvin).
Primeiro, vamos converter a pressão de bar para Pascal:
A temperatura em Kelvin é:
Agora, rearranjamos a equação para encontrar o número de mols
:
Calculando:
Passo 4
Para encontrar a massa do vapor, usamos a relação entre número de mols e massa:
Onde
é a massa molar do n-butano. A fórmula do n-butano é
, então sua massa molar é:
Então,
Resposta
A massa de vapor de n-butano no tanque é aproximadamente 91,1 kg.