Lista de Exercicios Resolvidos Simulacao e Modelagem de Fenomenos Fisico Quimicos

A simulação e modelagem dos fenômenos físicoquímicos é uma importante abordagem nas engenharias para compreensão dos princípios observados nas reações químicas entre quantidades macroscópicas das substâncias e os fatores que influenciam o funcionamento e rendimento dessas reações Essa abordagem também utiliza cálculos matemáticos funções derivadas e integral para construir as bases teóricas e confirmar os dados experimentais mostrando as relações físicas com as substâncias químicas Algumas das mais importantes áreas da simulação e modelagem dos fenômenos físicoquímicos incluem dentre outras tipos de reações químicas cinética química e a termodinâmica a Substâncias puras podem ser usadas na engenharia como condutores elétricos ex ouro e misturas tem vasta aplicação nas ligas metálicas como as diversas composições do aço inoxidável onde o ferro e carbono apresentam diferentes graus de solubilidade Como substância pura e misturas podem ser diferenciadas usando suas propriedades químicas b O ferro metálico de grande aplicação das diversas áreas das engenharias pode ser produzido a partir da reação do óxido de ferro Fe2O3 com monóxido de carbono CO de acordo com a seguinte equação química não balanceada x Fe2O3s y COg w Fes z CO2g Em uma indústria metalúrgica foi considerada a reação completa entre 160 g de Fe2O3 e 300 g de CO As massas molares foram dadas para Fe2O3 160 gmol CO 28gmol Fe 56 gmol e CO2 44 gmol i Qual o reagente limitante ii Para a quantidade disponível de minério de ferro na indústria 160 g de Fe2O3 qual a quantidade máxima de ferro produzida pela reação química a 1 Composição Substâncias puras têm uma composição fixa Por exemplo a água é sempre composta por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio H2O As misturas por outro lado têm uma composição variável Por exemplo o ar é uma mistura de vários gases incluindo nitrogênio oxigênio argônio e dióxido de carbono e sua composição pode variar 2 Separação Substâncias puras não podem ser separadas em componentes diferentes por métodos físicos simples como filtração ou destilação As misturas por outro lado podem ser separadas em seus componentes por esses métodos 3 Propriedades Físicas Substâncias puras têm propriedades físicas constantes como ponto de fusão e ponto de ebulição As misturas por outro lado podem apresentar uma gama de pontos de fusão e ebulição dependendo da proporção dos componentes b Primeiro precisamos balancear a equação química A equação balanceada para a reação é Fe2O3s 3 COg 2 Fes 3 CO2g I Para determinar o reagente limitante precisamos saber quantos mols de cada reagente temos Fe2O3 160 g 160 gmol 001 mol CO 300 g 28 gmol 0107 mol A razão molar da reação é de 1 mol de Fe2O3 para 3 mols de CO No entanto temos menos mols de Fe2O3 disponíveis 001 mol do que CO 0107 mol Portanto Fe2O3 é o reagente limitante II Como 1 mol de Fe2O3 produz 2 mols de Fe então 001 mol de Fe2O3 produzirá 001 mol 2 002 mol de Fe Para encontrar a massa de Fe produzida multiplicamos os mols de Fe pela sua massa molar 002 mol 56 gmol 112 g de Fe Portanto a quantidade máxima de ferro que pode ser produzida pela reação química é de 112 g