Ano 2021#chemistry#mathematics

Sobre o tema

As leis dos gases ideais, especialmente a Lei de Boyle, são fundamentais para entender o comportamento de gases em cilindros sob pressão, como os utilizados na oxigenoterapia. A oxigenoterapia é crucial no tratamento de pacientes graves com COVID-19, fornecendo oxigênio suplementar para manter a saturação adequada. O cálculo da duração de um cilindro de oxigênio envolve relacionar pressão, volume e vazão, aplicando o princípio de que, a temperatura constante, o produto pressão-volume é constante. Saber estimar o tempo de uso e as condições finais do cilindro é essencial para a logística hospitalar e a segurança do paciente.

Tópicos relacionados

  • Lei de Boyle-Mariotte
  • Cálculo de volume de gás comprimido
  • Oxigenoterapia na COVID-19
  • Conversão de unidades (m³ para L)
  • Autonomia de cilindros de oxigênio

Enunciado

“Hospital Municipal de Juruti (PA) recebe mais de 70
cilindros de oxigênio para tratar pacientes com Covid-19”
(site G1, 01/06/2020). A oxigenoterapia é indicada para
todos os pacientes graves, inicialmente variando de 5 a
10 L de O2 /min. Para uma vazão constante e máxima na faixa considerada, o cilindro de cada paciente deverá,
necessariamente, ser trocado após aproximadamente
Dados: volume interno do cilindro = 50 L; volume
aproximado do gás a 1 atm de pressão em cada cilindro = 10 m^3; pressão inicial no cilindro = ~200 atm.

Alternativas

  • A)

    17 horas de uso, sendo o volume de gás restante no
    cilindro igual a 50 L e a pressão 1 atm.

  • B)

    33 horas de uso, sendo o volume de gás restante no
    cilindro igual a 50 L e a pressão 0 atm.

  • C)

    33 horas de uso, sendo o volume de gás restante no
    cilindro igual a 0 L e a pressão 0 atm.

  • D)

    17 horas de uso, sendo o volume de gás restante no
    cilindro igual a 0 L e a pressão 1 atm.

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Perguntas frequentes

O que é a Lei de Boyle e como se aplica a cilindros de gás?

A Lei de Boyle afirma que, para uma massa fixa de gás a temperatura constante, a pressão é inversamente proporcional ao volume. Em cilindros, ela permite calcular o volume de gás disponível em condições normais a partir da pressão interna.

Como calcular o tempo de uso de um cilindro de oxigênio?

Primeiro, determina-se o volume total de gás disponível a 1 atm (usando P₁V₁ = P₂V₂). Subtrai-se o volume residual (produto do volume interno pela pressão final). Divide-se o volume útil pela vazão (L/min) para obter o tempo em minutos, convertendo para horas.

Por que o cilindro não pode ser totalmente esvaziado até 0 atm?

Na prática, o cilindro é considerado vazio quando sua pressão interna iguala a pressão atmosférica (1 atm), pois não há diferença de pressão para forçar o fluxo. Assim, resta sempre gás a 1 atm no interior do cilindro.

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