A concentração mínima em massa de oxigênio necessária para a vida dos peixes é .
a) Suponha que a densidade da água de um lago seja , e expresse essa concentração em partes por milhão (que é equivalente a miligramas de por quilograma de água, .
b) Qual a pressão parcial mínima de que forneceria a concentração mínima em massa de oxigênio na água para permitir a vida dos peixes em 20oC?
c) Que pressão atmosférica mínima corresponde a essa pressão parcial, supondo que o oxigênio é responsável por 21% da pressão atmosférica, aproximadamente?
Dados:
Passo 1
a) Essa questão é sobre conversão de unidades!
Temos a concentração , que corresponde a , já que a densidade da água é .
Assim, como o enunciado diz, uma parte por milhão (ppm) corresponde a , logo a concentração mínima de oxigênio é 4 ppm.
Passo 2
b) Para calcular qual a pressão mínima de necessária para obter essa concentração (, vamos usar a lei de Henry:
A solubilidade que queremos é:
E o do oxigênio em água é dado na tabela como:
Então, pra calcular , a pressão de oxigênio necessária, vamos ter que passar essa solubilidade mássica pra solubilidade molar, pra ter consistência nas unidades. Pra isso, usamos a massa molar do .
E agora sim podemos calcular :
Passo 3
c) Como a pressão parcial é calculada pela pressão total x a fração molar do gás na mistura, podemos calcular a pressão total fazendo o inverso:
Precisamos da fração molar do no ar atmosférico. Não sabemos esse dado “diretamente”. Mas o enunciado nos diz claramente que o gás oxigênio é responsável por 21% da pressão atmosférica, então:
Logo:
Resposta
a) 4 ppm.
b) 0,10 atm.
c) 0,48 atm.