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Enunciado

Física - Física para Cientistas e Engenheiros - Mecânica, Oscilações e Ondas, Termodinâmica: Volume 1 - 6ª Edição - Mosca, Tripler- Ed: 6º - Capítulo 17.1 - Ex. 31

Em condições normais de respiração, aproximadamente 5% de cada respiração exalada é dióxido de carbono. Dada essa informação e negligenciando qualquer diferença no conteúdo de vapor de água, estime a diferença típica de massa entre uma respiração inalada e uma expirada.

Passo 1

Misturando física com biologia hein! Vamo que vamo! Uma respiração (capacidade pulmonar) é de cerca de meio litro. A única coisa que ocorre na respiração é que o oxigênio é trocado por dióxido de carbono. Vamos estimar que dos 20 %     do ar que é aspirado como oxigênio, é trocado por dióxido de carbono.

Então, a diferença de massa entre as respirações será de 5% da respiração multiplicada pela diferença de massa molar entre oxigênio e dióxido de carbono e pelo número de moles na respiração. Como esse é um problema de estimativa, usaremos 32   g / m o l como uma aproximação para a massa molar de oxigênio e 44   g / m o l como uma aproximação para a massa molar de dióxido de carbono.

Passo 2

Vamos expressar a diferença em massa de uma inalada e uma exalada!

∆ m = m O 2 - m C O 2 = f C O 2 M O 2 - M C O 2 n p u l m a o

Onde esse carinha f C O 2 é a fração do ar respirado que é trocado por dióxido de carbono!

O número de mols de ar por respiração é dado por:

n p u l m a o = V p u l m a o 22.4 L / m o l

Substituindo lá em cima:

∆ m = f C O 2 M O 2 - M C O 2 n p u l m a o

∆ m = 0.05   44 - 32 * 0.5 L 22.4 = 0.01 g

Resposta

∆ m = 0.01 g

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