O nitrogênio líquido, que apresenta densidade igual a 0,81 kg/L e ponto de ebulição em torno de
-196 ºC, é obtido industrialmente pela destilação do ar atmosférico liquefeito. É possível colocar
nitrogênio líquido em uma garrafa PET de dois litros de capacidade, de maneira que essa garrafa não
exploda, à temperatura de 20 ºC.
(Dados: Pressão de ruptura da garrafa PET (2 litros) = 4 atm; Massa Molar (N2) = 28 g/mol; R = 0,082 atm.L/K.mol)
Considerando as condições descritas acima, qual é o volume aproximado de nitrogênio líquido que pode
ser colocado na garrafa PET?
a) 1,1 L.
b) 0,11 L.
c) 11 mL.
d) 1,1 mL.
e) 0,011 mL.
Respostas
Olá!
Temos que a Equação dos gases ideais é dada por:
p.V = n.R.T
onde p é a pressão, V é o volume, n é o número de mols, R é a constante universal dos gases e T é a temperatura.
Assim, temos que a garrafa PET possui um volume de 2 L, e podemos colocar nitrogênio liquido nela a uma temperatura de 20 ºC = 293 K, até uma pressão anterior a 4 atm, pressão essa que ocorre sua ruptura. Logo:
4 . 2 = n . 0,082 . 293
n = 0,3329 mol
Como a massa molar do nitrogênio é de 28 g/mol, temos que na quantidade de mols encontrada há 9,32 g.
Temos que 810 g de nitrogênio ocupa 1 L, assim, essa massa de 9,32 g passa a ocupar 0,0115 L ou 1,15 mL.
Como a 4 atm a garrafa estoura, o volume deve ser inferior a 1,15 mL para que isso não ocorra, assim, a resposta correta é 1,1 mL, alternativa D.
Espero ter ajudado!