Um dos tipos de extintores existentes é de CO2, preenchido p...
Um dos tipos de extintores existentes é de CO2, preenchido por esse gás pressurizado. De forma simplificada, ele age diminuindo a concentração de oxigênio e assim extinguindo a chama, além de contribuir para o abaixamento da temperatura pela expansão do gás. Por conta disso, o manuseio desse extintor desse ser feito com cautela, pois esse gás atinge baixas temperaturas ao ser liberado.
Se um extintor operasse com as condições fictícias a seguir: 2kg de CO2, com um volume de gás pressurizado de 2,5L, operando a uma pressão de 27 MPa, qual temperatura em graus Celsius, o gás deve atingir ao ser liberado?
Disponível em: <https://www.extintoresporto.pt/conheca-o-extintor-co2-e-para-que-serve#:~:text=O%20difusor%20tem%20uma%20dupla,segura%20direcionada%20para%20as%20chamas.&text=No%20extintor%20de%20CO2%2C%20existe,do%20volume%20interno%20do%20recipiente>. (Com adaptações).
Acesso em: 17 abr. 2024.
Considere que o gás se comporta como um gás ideal; utilize R = 8,3 cm3 MPa K−1 mol−1; considere a relação Temp (K) = Temp (°C) + 273.
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Alternativa correta: A - –95°C.
Tema central: A questão aborda o cálculo da temperatura de um gás ideal ao ser liberado de um extintor de CO2. É fundamental compreender o conceito de gases ideais e a aplicação da equação de estado dos gases ideais para resolver o problema.
Resumo teórico: A equação de estado dos gases ideais é dada por PV = nRT, 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 em Kelvin. Neste exercício, precisamos reordenar essa equação para resolver a temperatura final do gás quando ele é liberado.
Para encontrar a temperatura, primeiro calculamos n, o número de mols de CO2:
O peso molecular do CO2 é aproximadamente 44 g/mol. Com 2 kg (ou 2000 g) de CO2, o número de mols é:
n = \(\frac{2000 \text{g}}{44 \text{g/mol}}\) ≈ 45,45 mol
A seguir, aplicamos a equação dos gases ideais para encontrar T:
PV = nRT
Rearranjar para encontrar T dá-nos:
T = \(\frac{PV}{nR}\)
Substituindo os valores fornecidos:
P = 27 MPa (que é igual a 27000 kPa, convertendo para facilitar a unidade), V = 2,5 L, R = 8,3 cm3 MPa K−1 mol−1 (que é convertido para unidades consistentes durante o cálculo), e n = 45,45 mol.
Calculando:
T = \(\frac{(27000 \times 2,5)}{45,45 \times 8,3}\)
T ≈ 178 K
Convertendo para graus Celsius:
T (°C) = T (K) - 273
T (°C) ≈ 178 - 273 = -95°C
Portanto, a alternativa correta é A - –95°C.
Análise das alternativas incorretas:
B - –271°C: Essa temperatura não corresponde ao resultado obtido pela aplicação correta da fórmula dos gases ideais.
C - –254°C: Este valor também não é compatível com a equação dos gases ideais com os dados fornecidos.
D - –178 °C: Este é o valor em Kelvin antes de converter para Celsius, indicando uma possível confusão na conversão de unidades.
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PV = nRT
T= PV / nR
Dados:
m= 2Kg de CO2 = 2000g
n = ?
n = m / MM
n =( 2000g) / (44g/mol)
n= 45,4 mol
V = 2,5L
P= 27 MPa em KPa = 27000 KPa
T= ?
T= PV / nR
T = (27000 kPa * 2,5L) / ( 45,4 mol * 8,314 L.Kpa/ K.mol)
T = 67500 / 377,4 K
T= 178,8 K
Temperatura de 178 °K para °C = 178 - 273 = - 95°C
Alternativa A
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