O gás hidrogênio (H2) tem sido o foco de muitos estudos contemporâneos no que diz respeito à busca de combustíveis alternativos para a geração de e...

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O gás hidrogênio (H2) tem sido o foco de muitos estudos contemporâneos no que diz respeito à busca de combustíveis alternativos para a geração de energia limpa. Nesse contexto, atente-se ao que se publicou num importante portal que trata de energias renováveis:

Alemanha prepara estratégia para substituir combustíveis fósseis por hidrogénio

“Alemães são assim os primeiros a estabelecer uma estratégia para o desenvolvimento da economia tendo por base o hidrogénio em detrimento dos combustíveis fósseis. Objetivo passa por gerar crescimento ecológico e evitar serem apanhados desprevenidos por pequenos carteis de fornecedores. Muito discretamente, têm sido fechados acordos com algumas nações que podem produzir hidrogénio, como a Nigéria. Isto para que, num futuro próximo, a Alemanha consiga reduzir a contaminação produzida pelo petróleo e gás natural, bem como minimizar a sua dependência de países produtores de combustíveis”. (REIS, P. Substituir combustíveis fósseis por hidrogénio qual a estratégia da Alemanha. Portal Energia, 9 mar. 2020. Disponível em: . Acesso em: 10 jul. 2020).

Suponha que o gás hidrogênio atravesse um pequeno orifício com velocidade igual a 5,0 L/min., em determinada pressão (P) e temperatura (T). Qual seria a velocidade em que o oxigênio atravessa o mesmo orifício, nas mesmas P e T, em L/h? (Massas atômicas: H = 1 e O = 16).

a.
85 L/h

b.
68 L/h

c.
70 L/h

d.
79 L/h

e.
75 L/h

Ed · Answer

Para responder a essa pergunta, precisamos aplicar a Lei de Graham, que estabelece que a velocidade de efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada de sua massa molar.

Primeiro, vamos calcular a massa molar do hidrogênio (H2) e do oxigênio (O2). A massa molar do hidrogênio é 2 g/mol (1 g/mol para cada átomo de hidrogênio) e a massa molar do oxigênio é 32 g/mol (16 g/mol para cada átomo de oxigênio).

Agora, vamos calcular a razão entre as massas molares:
razão = √(massa molar do H2 / massa molar do O2)
razão = √(2 g/mol / 32 g/mol)
razão = √(1/16)
razão = 1/4

Agora, vamos calcular a velocidade de efusão do oxigênio (V2) em relação à velocidade de efusão do hidrogênio (V1):
V2/V1 = √(massa molar do H2 / massa molar do O2)
V2/V1 = √(1/16)
V2/V1 = 1/4

Sabemos que a velocidade de efusão do hidrogênio é 5,0 L/min. Agora, vamos calcular a velocidade de efusão do oxigênio:
V2 = (V1 * V2/V1)
V2 = (5,0 L/min * 1/4)
V2 = 1,25 L/min

Para converter para L/h, multiplicamos por 60:
V2 = 1,25 L/min * 60 min/h
V2 = 75 L/h

Portanto, a velocidade em que o oxigênio atravessa o mesmo orifício, nas mesmas P e T, é de 75 L/h. A alternativa correta é a letra e.

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