PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 10 (1º semestre · 2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2014
Em um ambiente climatizado a 20 °C, haviam balões de enfeite para uma festa, com volumes de 3, 5 e 10 litros, preenchidos com nitrogênio. Durante o referido evento, uma falha na climatização permitiu um aumento da temperatura, que chegou a 30 °C.
Sabendo que a pressão máxima que as paredes dos balões são capazes de suportar é de 4,0 atm, determine se algum balão explodiu.
| Dados: \text{R} = 0{,}082\text{ atm.L.mol}^{-1}\text{.K}^{-1} \text{n} = 0{,}5\text{ mol} |
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a) Cada balão tem n = 0{,}5\ \text{mol} de \ce{N2}, e o volume de cada um é fixo (3, 5 e 10 L). Tratando o nitrogênio como gás ideal, a pressão a 30\ °\text{C} sai de PV = nRT.
A temperatura em kelvin é T = 30 + 273 = 303\ \text{K}.
Como n, R e T são iguais para os três balões, o produto nRT também é:
A pressão em cada balão é P = \dfrac{12{,}4}{V}:
- V = 3\ \text{L}: P = \dfrac{12{,}4}{3} \approx 4{,}1\ \text{atm}
- V = 5\ \text{L}: P = \dfrac{12{,}4}{5} \approx 2{,}5\ \text{atm}
- V = 10\ \text{L}: P = \dfrac{12{,}4}{10} \approx 1{,}2\ \text{atm}
O limite suportado pelas paredes é 4{,}0\ \text{atm}. Só o balão de 3 L passa desse valor, com 4{,}1\ \text{atm}. Os de 5 L e 10 L ficam abaixo do limite e não explodem.
Explodiu apenas o balão de 3 L, com pressão de cerca de 4,1 atm, maior que o limite de 4,0 atm.
Assunto: Estudo dos gases e equação de Clapeyron.
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Fonte: UFG 2ª etapa 2014 · 1º semestre · 2º dia · Grupo 2. Prova oficial ↗