Uma determinda massa de nitrogênio ocupa o volume de 10 litros quando submetido a uma pressão de 1 atm e à temperatura de 27º C. Qual o volume ocupado pela mesma massa de nitrogênio a 4 atm e 87º Celsius.
a) 3
b) 6
c) 9
d) 12
e) 15
Soluções para a tarefa
Primeiro, é preciso converter a temperatura para Kelvin, pela seguinte fórmula:
K = ºC + 273 K = ºC + 273
K = 27 + 273 = 300 K K = 87 + 273 = 360 K
Pronto, agora podemos começar a resolver a questão.
Como se trata de uma questão sobre gases, iremos usar a fórmula de Clapeyron para encontrar o número de mols usando o volume de 10 litros a 1 atm e temperatura de 300 K (27ºC) e (m/MM, onde m = massa e MM = massa molar):
P . V = n . R . T
Onde,
P = pressão em atm = 1 atm
V = volume = 10 L
n = nº de mols = ?? queremos encontrar
R = constante do gases = 0,082 atm . L/mol . K
T = temperatura = 300 K
Jogando os dados na fórmula:
P . V = n . R . T
1 . 10 = n . 0,082 . 300
10 = 24,6 . n
n = 10/24,6
n = 0,4065 mols (valor arredondado)
Não precisamos encontrar a massa, visto que já encontramos o número de mols, pois o mol é equivalente a uma certa quantidade de massa, por isso não é preciso encontrar a massa, basta usar o número de mols.
Usando esse número de mols encontrado e a nova P = 4 atm e a temperatura de 360K (87ºC), podemos encontrar o volume nessas novas condições, usando novamente a fórmula de Clapeyron:
P . V = n . R . T
Substituindo os novos valores de P e T e o "n" encontrado:
4 . V = 0,4065 . 0,082 . 360
4 . V = 0,4065 . 0,082 . 360
4 . V = 11,99988
V = 11,99988/4
V = 2,9997 L.
Ou seja, o valor é aproximadamente 3 L.
Alternativa correta é a letra A.