Um cilindro de 20 litros contém uma mistura de 10 g de hidrogênio

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Descrição do produto:

Um cilindro de 20 litros contém uma mistura de 10 g de hidrogênio e 48 g de oxigênio. Essa mistura pode ser utilizada, por exemplo, como gás de soldagem ou como fonte de energia para motores de combustão interna. No entanto, se usada ou armazenada ilegalmente, a mistura pode ser perigosa porque a interação do hidrogênio e do oxigênio produz um gás explosivo.

Tarefas de solução 20509:

Para resolver o problema, precisamos utilizar a equação de estado de um gás ideal, que expressa a relação entre pressão, volume, temperatura e quantidade de substância gasosa. Neste caso, temos dados sobre o volume da mistura e sua composição, bem como a temperatura do gás após a reação. Para determinar a pressão do gás, podemos utilizar a equação de Clapeyron-Mendeleev, que nos permite calcular a pressão de um gás ideal com seus parâmetros conhecidos.

Fórmula para a equação de Clapeyron-Mendeleev:

P * V = n * R * T

onde P é a pressão do gás, V é o seu volume, n é a quantidade de substância gasosa, R é a constante universal do gás, T é a temperatura do gás em Kelvin.

Vamos converter a temperatura de graus Celsius para Kelvins:

T = 300 + 273 = 573 K

Vamos calcular a quantidade de substância gasosa com base na massa de hidrogênio:

n(H2) = m(H2) / M(H2) = 10 g / 2 g/mol = 5 mol

Da mesma forma, calculamos a quantidade de oxigênio:

n(O2) = m(O2) / M(O2) = 48 g / 32 g/mol = 1,5 mol

Quantidade total de substância gasosa:

n = n(H2) + n(O2) = 5 mol + 1,5 mol = 6,5 mol

Vamos substituir os valores conhecidos na equação de Clapeyron-Mendeleev e resolvê-la para pressão:

P = n * R * T / V = ​​6,5 mol * 8,31 J/(mol*K) * 573 K / 20 L = 151,6 kPa

Resposta: A pressão do gás é 151,6 kPa.

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Descrição do produto:

Um cilindro de 20 litros contém uma mistura de 10 g de hidrogênio.

Esclarecimento: a descrição também indica que o cilindro também contém 48 g de oxigênio, mas para esta tarefa isso não é significativo.

Para resolver o problema, é necessário determinar a pressão do gás formado após a ignição da mistura de hidrogênio e oxigênio. Para fazer isso, você pode usar a equação de estado dos gases ideais:

pV = nRT,

onde p é a pressão do gás, V é o seu volume, n é a quantidade de substância gasosa (em moles), R é a constante universal do gás, T é a temperatura do gás em Kelvin.

Para calcular a quantidade de substância em um gás é necessário utilizar a lei de Dalton, que afirma que a pressão total de uma mistura de gases é igual à soma das pressões parciais de cada gás:

p = p1 + p2 + ... + pn,

onde p1, p2,..., pn são as pressões parciais de cada gás.

Como a mistura contém apenas hidrogênio, a pressão parcial do hidrogênio é igual à pressão total:

p(H2) =p.

Também é necessário levar em conta que a temperatura do gás após a ignição é de 300°C, o que equivale a 573 K.

Agora você pode iniciar os cálculos:

1. Vamos calcular a quantidade de substância hidrogênio:

n(H2) =m(H2) /M(H2),

onde m(H2) é a massa do hidrogênio, M(H2) é a massa molar do hidrogênio.

M(H2) = 2 g/mol, então n(H2) = 10 g / 2 g/mol = 5 mol.

1. Vamos calcular a pressão do gás:

p = nRT/V,

onde R = 8,31 J/(mol K) é a constante universal dos gases.

p = 5 mol * 8,31 J/(mol·K) * 573 K/20 L = 607,9 kPa.

Assim, a pressão do gás formado após a ignição da mistura de hidrogênio e oxigênio é de 607,9 kPa.

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