Question

(UFJF-PISM 2 2020 modificada) Uma alternativa à utilização de combustíveis fósseis pelos automóveis são os motores a hidrogênio. Um dos desafios enfrentados no início das pesquisas sobre motores a hidrogênio, quando se pensava em tanques de gás como fonte do combustível, era minimizar o volume e ao mesmo tempo maximizar a quantidade de hidrogênio armazenado.

Considerando um tanque de combustível cilíndrico, com volume igual a 150 L que armazena o hidrogênio a uma temperatura de -253 °C e 3115 mmHg de pressão, determine:



a) O número de mols de hidrigênio gasoso. Resposta para parte 1
mols



b) A massa de hidrogênio armazenado. Resposta e unidade da parte 2

Atenção: Utilize ponto ao invés de vírgula como separador de decimal e inclua a unidade de medida. Ex.: 100 g ou 0.1 kg e não 0,1 kg

Answer 1

O número de mols de hidrogênio é de 375 mols. Já a massa de hidrogênio armazenado será de 750g.

Para determinar o número de mols de hidrogênio gasoso é necessário realizar a equação de Clapeyron que está expressa ao lado: $pV = nRT$.

Em que,

• p = pressão;
• V = volume;
• n  = número de mols;
• R = constante dos gases;
• T = temperatura em Kelvin.

Primeiramente, tem de ser realizar a modificação de Celsius para Kelvin: $K= C+273$

Tem-se o valor -253°C. Convertendo:

$K=C+273\\ K=-253+273\\ K=20$

A constante do s gases (R): $62,3mmHg*L/mol*K$

Obtendo o número de mols:
$pV = nRT\\\\ 3115*150=n*62,3*20\\\\ 467250=1246n\\\\ n=\frac{467250}{1246} \\\\\ n=375$

Para determinar a massa de hidrogênio basta substituir pelo número de mols.

A massa molar do hidrogênio ($H_2$) é 2g/mol, como há 375 mols basta realizar uma regra de três.

1 mol --- 2g

375 mol --- x

$x=375*2 \\ 750g$