Nível III

Gás metano é bombeado para uma câmara de combustão na taxa de $\pu{200 L.s-1}$ em $\pu{25 \degree C}$ e $\pu{1,5 atm}$. Ar é adicionado à câmara a $\pu{1 atm}$, na mesma temperatura, e a reação de combustão é iniciada. Para garantir que todo o metano sofra combustão, a quantidade de oxigênio bombeada é três vezes maior que a quantidade necessária para a combustão completa de todo o metano.

Na corrente de exaustão, $95\%$ do carbono estava na forma de monóxido e o restante na forma de dióxido de carbono.

A norma técnica para essa categoria de equipamento preconiza que a fração molar de monóxido de carbono na corrente de saída seja menor que $2\%$.

1. Determine a vazão de ar necessária para fornecer a quantidade de oxigênio necessária.

2. Verifique se a concentração de monóxido de carbono na corrente de saída está na faixa permitida.

Um hidrocarboneto acíclico possui densidade relativa ao ar menor que 4. Uma mistura de hexano contendo $\pu{10,15}\%$ em massa desse hidrocarboneto foi queimada com oxigênio em um recipiente selado. Após o resfriamento dos produtos verificou-se que havia $\pu{9,54 g}$ de água e $\pu{5 L}$ de uma mistura composta de $20\%$ de $\ce{CO}$ e $80\%$ de $\ce{CO2}$, em volume, a $\pu{300 K}$ e $\pu{234 kPa}$.

1. Determine a fórmula empírica do hidrocarboneto.

2. Apresente todas os isômeros constitucionais acíclicos do hidrocarboneto.

3. Determine o volume de oxigênio utilizado no experimento.

Diz-se que:

• Cada respiração que damos contém moléculas já foram exaladas por Wolfgang Amadeus Mozart (1756-1791)

O volume de cada respiração (inspiração ou expiração) é aproximadamente $\pu{500 mL}$ e uma pessoa respira, em média, 12 vezes por minuto. Considere que o raio médio da terra é $\pu{6400 km}$ e que atmosfera é perfeitamente homogênea.

1. Estime a massa da atmosfera.

2. Determine o número total de moléculas na atmosfera.

3. Determine o número total de moléculas exaladas em cada respiração em $\pu{37 \degree C}$, a temperatura corporal.

4. Determine o número de moléculas na atmosfera que já foram exaladas por Mozart.

5. Determine o número médio de moléculas em uma respiração que já foram exaladas por Mozart.

Considere o modelo cinético dos gases e as suposições:

• As colisões das moléculas no vapor com a superfície do líquido são elásticas.

• A velocidade de aproximação média das moléculas no vapor à superfície do líquido é cerca de metade da velocidade média quadrática das moléculas no gás.

Moléculas de água no vapor estão em equilíbrio com o líquido em ebulição a $\pu{1 atm}$ e $\pu{100 \degree C}$.

1. Determine a velocidade média quadrática do gás.

2. Determine o número de colisões das moléculas do gás contra $\pu{1 mm2}$ de superfície de líquido por segundo.