O nitrogênio líquido, que apresenta densidade igual a 0,81 kg/L e ponto de ebulição em torno de
-196 ºC, é obtido industrialmente pela destilação do ar atmosférico liquefeito. É possível colocar
nitrogênio líquido em uma garrafa PET de dois litros de capacidade, de maneira que essa garrafa não
exploda, à temperatura de 20 ºC.
(Dados: Pressão de ruptura da garrafa PET (2 litros) = 4 atm; Massa Molar (N2) = 28 g/mol; R = 0,082 atm.L/K.mol)
Considerando as condições descritas acima, qual é o volume aproximado de nitrogênio líquido que pode
ser colocado na garrafa PET?
a) 1,1 L.
b) 0,11 L.
c) 11 mL.
d) 1,1 mL.
e) 0,011 mL.
Soluções para a tarefa
Olá!
Temos que a Equação dos gases ideais é dada por:
p.V = n.R.T
onde p é a pressão, V é o volume, n é o número de mols, R é a constante universal dos gases e T é a temperatura.
Assim, temos que a garrafa PET possui um volume de 2 L, e podemos colocar nitrogênio liquido nela a uma temperatura de 20 ºC = 293 K, até uma pressão anterior a 4 atm, pressão essa que ocorre sua ruptura. Logo:
4 . 2 = n . 0,082 . 293
n = 0,3329 mol
Como a massa molar do nitrogênio é de 28 g/mol, temos que na quantidade de mols encontrada há 9,32 g.
Temos que 810 g de nitrogênio ocupa 1 L, assim, essa massa de 9,32 g passa a ocupar 0,0115 L ou 1,15 mL.
Como a 4 atm a garrafa estoura, o volume deve ser inferior a 1,15 mL para que isso não ocorra, assim, a resposta correta é 1,1 mL, alternativa D.
Espero ter ajudado!