Umidade

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LCE0200 Física do Ambiente Agrícola

Solução:
Utilizando a equação 6.5, temos, nesse caso: PCO 2 = P. f CO 2

CAPÍTULO 6: UMIDADE DO AR
6.1 PRESSÃO PARCIAL E A LEI DE DALTON

Como fCO2 = 344 ppm, ou seja, 344/106 ou 344.10-6, temos

PCO 2 = 105.344.10−6 = 34,4 Pa.
Para calcular a concentração em mol/m3, reescrevemos a equação 6.3 como

O ar é uma mistura de gases e, como foi visto emaulas anteriores, o ar se comporta como um gás ideal. Lembrando do conceito de um gás ideal (suas moléculas não ocupam espaço e elas tampouco interagem), não é difícil entender que uma mistura de gases ideais também é um gás ideal. Podemos então utilizar a equação universal dos gases ideais
PV = nRT

nCO 2 PCO 2 34,4 = = = 1,38.10-2 mol m-3 8,314.300 V RT
Convertendo esse resultado para g/m3obtemos: 1,38.10-2 mol m-3 . 44 g mol-1 = 0,61 g m-3

(6.1)

para estudar a mistura ideal. Neste caso, P é a pressão total da mistura, V é o volume do recipiente e n é o número de moles, ou seja n = n1 + n 2 + K + ni + K (6.2)

6.2

COMPOSIÇÃO DO AR

onde i é o número do i-ésimo componente da mistura. A razão fi = ni/n é chamada de fração molar. Para qualquer componente podemos escreverPiV = ni RT (6.3)

O ar seco é composto de nitrogênio, oxigênio e argônio, além de outros componentes como dióxido de carbono, hidrogênio, hélio, néon e outros. Os primeiros três componentes compõem praticamente a totalidade, como mostra a Tabela 1 com maiores detalhes. Nota-se que estas porcentagens refletem frações molares ou de pressão parcial, conforme visto no item anterior. Tabela 1 -Composição do ar seco à temperatura de 15°C e pressão de 101325 Pa*
Molécula Nitrogênio Oxigênio Argônio Dióxido de Carbono Néon Metano Hélio Criptônio Hidrogênio Xenônio Símbolo N2 O2 Ar CO2 Ne CH4 He Kr H2 Xe Massa molecular (g mol-1) 28 32 40 44 20,2 16 4 83,8 2 131,3 ni / n (%) 78,084 (≈78) 20,9476 (≈21) 0,934 (≈1) 0,0314 0,001818 0,0002 0,000524 0,000114 0,00005 0,0000087

onde pi é a chamadapressão parcial do gás considerado na mistura. Comparando as relações acima, temos P = P1 + P2 + K + Pi + K (6.4)

A equação 6.4 é a expressão matemática da Lei de Dalton: a pressão total de uma mistura de gases ideais é igual à soma das pressões parciais dos gases ideais constituintes. Uma outra forma de escrever esse resultado é, combinando as equações 6.1 e 6.3:
Pi ni = = f i ⇒ Pi = P. f i Pn (6.5)

Estes resultados são de grande importância na determinação das propriedades das misturas gasosas como o ar atmosférico.

* Fonte: CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R. Lide, Editor-in-Chief, 1997 Edition

Exemplo 1: Calcular a concentração de um componente do ar
A concentração de CO2 no ar atmosférico em 1985 foi estimada em 344 ppm. Qual foi a concentração de CO2naquele ano em gramas por metro cúbico? (considere Patm = 105 Pa e T = 300 K; a massa molecular de CO2 é 44 g/mol).

Além desses componentes, o ar atmosférico sempre contém quantidade variável de vapor d’água conforme a temperatura, região, estação, etc. Esse vapor, resultante da evaporação das águas dos mares, rios e lagos, sobretudo pela ação do calor solar, mistura-se com o ar atmosférico e passa afazer parte de sua composição. Devem-se ao vapor de água diversos fenômenos relevantes na vida de animais e plantas, como a chuva, neve, etc. 2

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Capítulo 6: Umidade do ar
Em condições normais, o teor de água (em estado de vapor) na atmosfera varia de praticamente 0 a 5%, em função dos elementos constituintes da atmosfera. O conteúdo de vapor d’água é maior no equador do que nos pólos ediminui com a altitude tornando-se quase desprezível acima de 10.000 m.

LCE0200 Física do Ambiente Agrícola

6.3

PRESSÃO DE VAPOR

Exemplo 2: Calcular a composição do ar com teor de água de 4%
Considerando apenas os componentes principais do ar: nitrogênio (78%), oxigênio (21%) e argônio (1%), calcular a composição do ar com teor de água de 4%

Solução:
Se a água vem a ocupar 4%,...
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