Conceito de Química Equilíbrio Líquido Vapor

A pressão de vapor de um líquido é função da temperatura e esta dependência pode ser observada através da curva de pressão de vapor, que é determinada experimentalmente. VAPOR SATURADO O ponto A do gráfico representa condições de vapor saturado, onda o vapor se encontra um equilíbrio com o seu próprio líqüido a uma determinada temperatura. VAPOR SUPERAQUECIDO O ponto B do gráfico representa condições de vapor superaquecido, onde o vapor apresenta uma pressão menor que a respectiva pressão máxima. VAPOR SUPERSATURADO O ponto C do gráfico representa condições de supersaturação do sistema, isto é, uma pressão de vapor, maior que a respectiva pressão máxima. Estas condições representam um equilíbrio meta estável no sistema.

V vg = Xg. V Define-se saturação relativa do gás na mistura pela expressão: p SR = pov. v onde : SR. saturação relativa pv. pressão parcial do vapor na mistura gás-vapor numa determinada temperatura pov. R. T e pg,2. V2 = ng,2. R. T. T e como foi introduzido liquido no sistema a fase gasosa passa a uma nova composição onde nv,2 > nv,1 , portanto pv,2 > pv,1 e consequentemente SR2 > SR1. B) manter constante a temperatura e a composição do sistema e aumentar a pressão A composição do sistema permanece constante, Xv,1 = Xv,2 Como a temperatura é constante temos: (1) pv,1 = Xv,1. P1 e (2) pv,2 = Xv,2. P2 dividindo a equação (2) por equação (1) temos: pv,2 pv,1 P2 = P1 > 1 , portanto pv,2 > pv,1. Ao aumentar a pressão do sistema, mantendo a temperatura constante, aumenta a pressão parcial do vapor, isto é, pv,2 • > pv,1 e consequentemente SR2 > SR1.

então pv,2 > pv,1 e. pv,1 pv,2 = V2 V1 consequentemente <1. Como V1 > V2 SR2 > SR1. C) manter constante a pressão e a composição e diminuir a temperatura Diminuindo a temperatura, a pressão máxima de vapor diminui (po v,1 > pov,2). Mantendo-se constantes a pressão total e a composição do sistema, a pressão parcial do vapor permanece constante (pv,1 = pv,2). Gráfico 3 Gráfico 4 Através das informações gráficas (gráfico 4) é possivel determinar a pressão atmosférica local, pelo conhecimento da temperatura de ebulição de um dado liquido no local (determinada experimentalmente). EXERCÍCIOS RESOLVIDOS 01 - Um recipiente deformado que resiste a pressão de 2 atm tem um volume inicial de 10 L e contém ar a 20°C e pressão de 2 atm.

Adicionam-se algumas gotas de um líquido, quantidade de liquido necessária para que no equilíbrio o sistema esteja saturado, cuja pressão de vapor a 20ºC é pressão de 50 mmHg. Qual o novo volume do recipiente? Uniformizando as unidades. P1=P2 =2atm=2atm. T1. nar = 1520 mmHg. L R. T Ar(após mistura com o líquido): P2 = par,2+ pov. par,2= P2 - pov (P2 - p o v ). T = (1520 mmHg–50 mmHg). V 2 R. T. V2 = 10,34 L 8 0 2 - Calcular a pressão final do problema anterior se o recipiente for indeformável, supondo que todo ‘líquido passe para vapor. Ar(antes da mistura com o líqu ido ): par,1 = P1 = 1520 mmHg P1. L R. T 1 A r(a p ó s m i st u ra co m o líqu i d o ): P 2= p ar,2+ p ov.

p ar,2= P 2- p ov (P2-pov). V2=nar. R. T P2 = 1570 mmHg. Observações: A) As moléculas de um líquido estão em constante movimento. Algumas atingem velocidades que permitem que escapem para a fase vapor, na qual exercem pressão sobre o líquido de origem. Mantendo a temperatura constante, essa pressão aumenta gradativamente até atingir o valor máximo, chamado de pressão máxima de vapor (PMV). No momento em que atinge a PMV observa-se que o número de moléculas no estado líquido e vapor não altera com o tempo. L. K mol. K. g mol mar Mar. R. g/mol + 0,0230. g/mol = 28,55 g/mol Cálculo da densidade do ar úmido: da r = 760 mmHg 62,3 mmHg. L. K mol.

K. m m H g 20 100. – 120) = 116 mmHg = pCO2 = 80 100 100. V1 = P1 n N2+ CO2 pN2 + pCO2= 1 1 6 + 4 6 4 = 5 8 0 m m H g. – 120) = 464 mmHg. V2 = P2 R. V 2 =. V 2 = 0,24 m3 2 metanol. R. T. metanol = petanol. K. K + 0,1714. g/mol. g / L 10 0 5 – Uma mistura gasosa tem a seguinte composição om peso: 20% de H2 ; 70% de N2 e 10% de NH3. Calcular as pressões parciais quando 1 kg desta mistura ocupa 60 L a temperatura de 20°C. P = 0,764. atm pN2 = X N2. P = 0,191. atm pNH3 = XNH3. P = 0,045. atm O resultado da Amônia é absurdo porque nessa temperatura a pressão máxima de vapor é 8,4 atm, portanto ocorre a condensação de parte da Amônia. pNH3. V = n mNH3 = NH3. R. T. Dados : pressão da vapor d'água a 20°C = 17,5 mmHg e composicão do ar em volume = 21%02 e 79%N2 Calcular : a) massa de vapor introduzida/m3 de ar.

b) a composicão da mistura final em porcentagem volumétrica(% N2, %O2 e % H20). c) densidade da mistura inicial (gás) e final (gás + vapor). pv,H2O = 65 100. mmHg par,2 = 700 – 11,4 = 688,6 mmHg. p 2 v 11,4. v,H2O. p v,H2O = Xv,H2O. P …. XH2O = p ar = Xar. X ar = 79. a composição em volume é igual a composição em mol, portanto: %VH20 = 0,0163 = %VN2 = 0,7771 = %V02 = 0,2066 = 1,63 = 1,63% %VH20 = 1,63% = 77,71% %VN2 = 77,71% 100 77,71 100 20,66 100 %V02 = 20,61% = 20,61% A massa molar do ar úmido é: M = 1,63 100 A densidade do ar úmido é: d a r , ú m i d o =. P R. T 77,71 100. M= 20,66. mmHg p v,f = 90 100. mmHg par seco,i = 700 – 10,50 = 689,50 mmHg par seco,f = 700 – 83,25 = 616,75 mmHg Vinicial = 1m3 = 1000 L Vfinal = ? Tinicial = 293 K Tfinal = 323 K A quantidade de ar seco inicial e final são iguais, portanto temos para o ar seco: Pi.

Vi Ti = P f. Vf 689,50. Tf 293 = 616,75. V mv = pv. Mv R. T Mv mv,i = 10,50. g mv,f = 83,25. g mv= 9 1 , 7 7 – 1 0 , 3 5 = Cálculo da água evaporada do produto inicial: mágua,inicial = 12 100. mmHg A quantidade de ar seco inicial e final são iguais, portanto temos para o ar seco: Pi. Vi Ti = P f. Vf Tf. Vf 293. Vf = 958 L Cálculo da água condensada por m3 de ar inicial. g/m3. V mv = pv. Mv R. T m = 1 6 , 7 – 9 , 9 v = 6,8 g/m3. g/m3 Cálculo da temperatura de resfriamento 11ºC t 12ºC 9,84 mmHg 10,50 mmHg 10,52 mmHg 12–11 t–11 = 10,52–9,84 10,50–9,84 14 0 8 – Um condicinador de ar deve manter num recinto, ar a 20ºC e com 60% de umidade relativa, sob a t = 11,97ºC 15.