Um cilindro provido de um pistão móvel e mantido em temperatura constante de 90 °C\pu{90 \degree C} é completamente preenchido com 81 mL\pu{81 mL} de água líquida. O pistão é movido lentamente de modo a aumentar o volume da câmara até 200 L\pu{200 L}. A pressão da água pura nessa temperatura é 520 Torr\pu{520 Torr}.

Considere as proposições:

  1. Ocorre vaporização completa da água no cilindro.

  2. A pressão interna no cilindro permanece constante até que o volume interno ultrapasse 195 L\pu{195 L}

  3. Quando o volume interno ultrapassa 195 L,\pu{195 L}, a pressão interna passa a diminuir com o aumento do volume.

  4. O aumento da temperatura em qualquer instante do processo provocaria um aumento na pressão interna.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições corretas.

Gabarito 3D.24

Para analisar esse sistema, vamos calcular se nas condições do recipiente, toda água vira vapor ou não. Cálculo do número de mols necessários para atingir a pressão de vapor máxima: PV=n RT\ce{PV = nRT} (520 Torr)(200 L)=n(62,3Torr Lmol K)(363 K)(\pu{520 Torr})(\pu{200 L})=n(62,3\frac{\pu{Torr L}}{\pu{mol K}})(\pu{363 K}) n=4,6 moln= \pu{4,6 mol} Cálculo do número de mols de água em 100 mL de água: n=mMn=\frac{m}{M} n=81 g18 g mol−1n=\frac{\pu{81 g}}{\pu{18 g mol-1}} n=4,5 moln=\pu{4,5 mol} Como temos uma quantidade menor que a quantidade necessária, concluímos que não conseguimos atingir a pressão máxima mesmo que toda a água evapore, então o cálculo da pressão máxima será feita pela equação dos gases. A pressão do sistema se mantém constante até um ponto do volume em que todo o líquido vira vapor e deixa de existir o equilíbrio líquido-vapor. Cálculo do volume em que isso acontece. PV=n RT\ce{PV = nRT} (520 Torr)(V)=(4,5 mol)(62,3Torr Lmol K)(363 K)(\pu{520 Torr})(\ce{V})=(\pu{4,5 mol})(62,3\frac{\pu{Torr L}}{\pu{mol K}})(\pu{363 K}) V≈195 L\ce{V} \approx \pu{195 L} Então a partir desse volume a pressão do gás começa a reduzir conforme o volume aumenta.

  1. Verdadeiro.

  2. Verdadeiro. Para volumes menores que 195 L a pressão máxima de vapor sempre é atingida, basta evaporar mais líquido.

  3. Verdadeiro. A partir desse volume, não há mais o equilíbrio líquido vapor, então a equação segue a lei dos gases ideais.

  4. Verdadeiro. Um aumento da temperatura aumentaria a pressão do sistema.