Questão de Meio Ambiente - Emissão e Efluentes · FGV EPE 2024 (nº 56)

Conceito-chave: Para converter a concentração de um gás de partes por milhão (ppm), que é uma medida de volume, para microgramas por metro cúbico (μg/m³), que é uma medida de massa por volume, precisamos usar a massa molar do gás e o volume molar nas condições de temperatura e pressão especificadas. O volume molar é o volume ocupado por um mol de qualquer gás nessas condições.

(A) Incorreta: Esta alternativa não corresponde ao resultado do cálculo correto, que considera o volume molar do gás nas condições dadas.
(B) Correta: Para converter 50.000 ppm de CO para μg/m³, primeiro reconhecemos que 50.000 ppm significa que há 50.000 partes de CO por milhão de partes de ar por volume. Isso equivale a 0,05 m³ de CO em cada 1 m³ de ar.
Nas condições de referência (25°C e 760 mmHg ou 1 atm), o volume molar de um gás ideal é calculado pela equação dos gases ideais ($PV = nRT$ ou $V_m = RT/P$):
$V_m = \frac{0,08206 \text{ L} \cdot \text{atm} / (\text{mol} \cdot \text{K}) \times (25 + 273,15) \text{ K}}{1 \text{ atm}} \approx 24,465 \text{ L/mol}$.
Em 1 m³ de ar, temos 0,05 m³ de CO, o que equivale a $0,05 \times 1000 \text{ L} = 50 \text{ L}$ de CO.
O número de mols de CO em 50 L é $n_{CO} = \frac{50 \text{ L}}{24,465 \text{ L/mol}} \approx 2,0437 \text{ mol}$.
A massa de CO é $m_{CO} = n_{CO} \times \text{Massa Molar} = 2,0437 \text{ mol} \times 28 \text{ g/mol} \approx 57,22 \text{ g}$.
Convertendo para microgramas: $57,22 \text{ g} = 57,22 \times 10^6 \text{ μg}$.
Portanto, a concentração é $57,22 \times 10^6 \text{ μg/m³}$, que arredondado é $57,1 \times 10^6 \text{ μg/m³}$.
(C) Incorreta: Esta alternativa é um distrator comum. Ela seria obtida se o cálculo usasse o volume molar nas Condições Normais de Temperatura e Pressão (CNTP), que é 22,4 L/mol (0°C e 1 atm), em vez das condições de referência explicitamente informadas na questão (25°C e 760 mmHg). Ignorar a temperatura fornecida é a armadilha aqui.
(D) Incorreta: Esta alternativa não corresponde ao resultado do cálculo correto.
(E) Incorreta: Esta alternativa não corresponde ao resultado do cálculo correto.