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Enunciado

Química - Atkins - Fisico-Quimica - Vol. 1- Ed: 8º - Capítulo 1.Exercícios - Ex. 16a

Num processo industrial, o nitrogênio é aquecido a 500 K num vaso de volume constante igual a 1 m 3 . O gás entra no vaso a 300 K e 100 a t m . A massa do gás é 92,4 kg.Use a equação de Van der Waals para determinar a pressão aproximada do gás na temperatura de operação de 500 K . Para o nitrogênio: a = 1,352   d m 6 a t m   m o l - 2 e b = 0,0387   d m 3 m o l - 1 .

Passo 1

Fala aí meu caro, tudo certinho?

Vamos primeiro analisar o que o exercício nos fornece.

Podemos usar a equação de Van der Waals que diz que :

P = R T V m - b - a V m 2 = n R T V - n b - a n V 2

Temos os valores de a   e b são tabelados e chamados de constantes de Van der Waals. Se 1 d m 3 = 1 L :

a = 1,342   L 2 . a t m . m o l - 2

b = 0,0387   L . m o l - 1

R = 0,0821   a t m . L . m o l - 1 K - 1

T = 500 K

V = 1 m 3 = 1000 L

M M = 28,02   g . m o l - 1   ( m a s s a   m o l a r   d o   N 2 ,   t a b e l a   p e r i ó d i c a )  

n = m M M = 92,4 k g 28,03 g m o l * 1000 g k g = 3296   m o l s

Então, bora resolver esse negócio!

V m = n V = 3296 m o l s 1000 L = 3,296 m o l . L - 1

Agora é só aplicar na fórmula:

Passo 2

Aplicando esses valores na fórmula de Van der Waals:

P = n R T V - n b - a n V 2

P = 3296 m o l . 0,0821   a t m . L . m o l - 1 K - 1 500 K 1000 L - 3296 m o l . 0,0387   L . m o l - 1 - 1,342   L . a t m . m o l - 2 3296 m o l 1000 L 2

P = 140 a t m

Resposta

P = 140   a t m

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Um vaso de 22,4d m 3 contém 2 mol de H 2 e 1m o l de N 2 , a 273,15 K. Calcule (a) as frações molares de cada componente da mistura (b) as respectivas pressões parciais e (c) a pressão total no vaso.