um botijão de gás de cozinha completamente cheio contém 13 kg de gás. Na casa de Elisa, consome em média 0,5 kg de gás por dia. Qual a massa de gás restante no botijão após 10 dias de uso?
Soluções para a tarefa
Resposta:
Explicação passo-a-passo:
As substâncias (por exemplo, propano) utilizadas nos botijões referidos possuem temperatura crítica bem acima da temperatura ambiente, possibilitando então que na temperatura ambiente possam se apresentar na fase líquida caso a pressão seja igual ou maior do que a pressão de vapor saturado.
O propano tem temperatura crítica de 96o C e pressão crítica de 43 atm. Isto significa que acima de 96o C NÃO é possível se liquefazer o propano por mais que se aumente a pressão!
A 20o C as fases líquida e gasosa (vapor) do propano convivem em equilíbrio se a pressão é cerca de 7 atm, isto é, se a pressão for igual à pressão de vapor saturado.
Ou seja, em um botijão, não importando a sua capacidade e não importando também a quantidade de líquido e de vapor presente dentro do botijão (desde que a composição da mistura de substâncias diferentes como o propano e o butano seja a mesma), a pressão de equilíbrio é exclusivamente uma função da temperatura, função esta conhecida como a Lei de Clausius-Clapeyron. Cada substância possui específicos valores de pressão de vapor saturado e, portanto, os valores que aqui referi não são válidos para outros “gases”. O butano por exemplo possui valores menores de pressão de vapor saturado para as mesmas temperaturas que referi, sendo por exemplo sua temperatura crítica de 152o C e pressão crítica de 37 atm.
Desta forma um botijão grande e outro pequeno, na mesma temperatura, contendo a mesma mistura (mesmas substâncias com igual composição), apresentarão a mesma pressão se lá dentro existirem as duas fases em equilíbrio. Enquanto diminui a quantidade de “gás” no botijão, a pressão permanecerá inalterada se a temperatura permanecer constante e ainda restar líquido.
A pressão em um botijão varia muito rapidamente com a temperatura e tal decorre da Lei de Clausius-Clapeyron. Para o propano a 0o C a pressão de vapor saturado é 2 atm, a 20o C é 7 atm e a 40o C é 13 atm, finalmente atingindo 43 atm a 96o C. Destaque-se que este crescimento da pressão com a temperatura é muitíssimo mais rápido do que aquele que um gás ideal teria nas mesmas condições.
Quanto aos locais onde os botijões devem ficar, há normas muito precisas. Tais normas levam em consideração também (e principalmente) as questões de segurança na utilização dos combustíveis. Vide por exemplo a norma da ABNT.
OBSERVAÇÃO: Este é um sítio científico. Dúvidas técnicas sobre instalações de gás não são respondidas aqui.
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Resposta:
em dez dias Elisa consome 5 Kg logo ela ainda terá 8 Kg de gás