Um vaso de vidro de 25 L contem 1,1 g-mol de nitrogênio. O Vaso pode suportar uma pressão de 20 kPa acima da pressão atmosférica (levando em conta o fator de segurança). Qual a temperatura máxima que o
no vaso pode ser aquecido?
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que a questão tá pedindo. A gente tem um vaso de vidro que guarda nitrogênio (N₂). Esse vaso tem um volume de 25 litros e contém 1,1 g-mol de N₂. Além disso, ele pode aguentar uma pressão máxima de 20 kPa acima da pressão atmosférica, considerando um fator de segurança. A pergunta é: qual é a temperatura máxima que o nitrogênio dentro desse vaso pode atingir sem estourar o vaso?
Para resolver isso, vamos precisar usar a Lei dos Gases Ideais, que relaciona pressão, volume, temperatura e quantidade de gás. A gente vai precisar entender como essa relação funciona e aplicar a fórmula correta.
Passo 2
Primeiro, vamos converter todas as unidades para o Sistema Internacional (SI) para facilitar nossos cálculos.
- Volume (V): 25 litros = 0,025 metros cúbicos (m³)
- Quantidade de gás (n): 1,1 g-mol (como estamos lidando com nitrogênio, que tem massa molar de 28 g/mol, mas na Lei dos Gases Ideais a unidade de mol é suficiente, então n = 1,1 mol)
Passo 3
Agora, vamos considerar a pressão máxima que o vaso pode suportar. A pressão atmosférica padrão é aproximadamente 101,325 kPa. Como o vaso pode aguentar 20 kPa acima disso, a pressão total máxima (P_max) será:
Passo 4
Vamos usar a Lei dos Gases Ideais, que é dada por:
Onde:
-
é a pressão, -
é o volume, -
é a quantidade de gás, -
é a constante dos gases (8,314 J/(mol·K)), -
é a temperatura em Kelvin.
Queremos descobrir a temperatura máxima
, então vamos reorganizar a fórmula para isolá-la:
Passo 5
Vamos substituir os valores na fórmula:
Primeiro, precisamos garantir que as unidades estão compatíveis. Sabemos que:
Então,
Agora, substituindo na fórmula:
Resposta
A temperatura máxima que o nitrogênio no vaso pode ser aquecido é aproximadamente 331,6 K.
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Um reservatório contém
de
de
e
de
(em base molar) a uma pressão de 740 mmHg a
. Qual a pressão parcial de cada componente. Se a temperatura subir para
, a pressão parcial irá mudar? Se sim, quais serão os novos valores?
Determine a massa específica e o volume específico molar do ar a
e 14,7 psia.
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temperatura inicial de
. Uma lbm de nitrogênio é removida do tanque e a pressão cai para 100 psig e a temperatura do gás no tanque cai para
. Assumindo que o
se comporta como um gás ideal, calcule a pressão manométrica inicial do tanque.
Encontre a densidade do dióxido de carbono a
e 1500 psia, a plicando:
a. Lei dos gases ideais;
a. Lei dos gases ideais;