P2 com Solução-2012 2

EMC 5405: Fundamentos da Termodinémica Verificagao 2 2012/02 1. Mostre que dT OP = Cy —_ 1 ds =c 7+ (Gr) (1) OP du = C,dT T | —) —-P)jd 2 soa (0(B) Ae 2. Um cilindro de aco de 150€ e contendo 490 moles de NH3 a T = 400K é colocado num banho a 273K. Admitindo que a N H3 tem uma equagaéo de estado 2m2 de van der Waals com b = ane = 3.738 x 10° ea= SS = 0.42546 400K 273K a) Determine o volume molar e a pressao no cilindro no estado inicial 1. b) Represente o processo num diagrama PVT. c) Determine o titulo de vapor, o nimero de moles, a pressdo no cilindro e o volume de liquido no estado final 2. d) Determine o calor retirado pelo banho durante o processo. Para a NHA3, T, = 405.65 K e P, = 112.78 bar. R = 8.314 C A = 21.436 (4) Bo = 25.1 x 107° (5) C = 1.55 x 10° (6) 1 Dados de saturagao NH3 T(K) P(bar) ves (m3/mol) vs (m3/mol) 273 18 5.1218x10-° = 1.0579x 1078 400 107 9.0385x10-® = 1.4557x 1074 Solucao da questao 2 Volume molar 150 x 1073 = ———______ = 3.061 x 10~+ v 190 3.061 x 10 v = 3.061 x 10-4 T = 400 b = 3.738 x 107° Pressao no Estado 1 RT a P= v—b _ ve = 78 bar P 1 (Vapor superaquecido) 7B bar frvvresPooPocpecssenrteerccncpenneeres® | i | i | i | : | 273k | i 2 9.0385x10?? 1.4557x10?? 3.061x10?? Vv Titulo no Estado 2 3.061 x 10~* = x x 1.0579 x 1073 + (1 — wg) x 5.1218 x 107° (7) v2 =0.25 2 Ntimero de moles de liquido no estado 2=(1 — 0.25) x 490 = 366 Volume de liquido no estado 2: (1 — 0.25) x 490x 5.1218x107° =18.74 ¢ Energia interna U1 — Ues (273) 1 1 400 1 1 a(— (273) =) +f. ° ta( n) Ug — Wes (273) = QUys (273) + (1 — £2) ues (273) — wes (273) = £2 (Uys (273) — ues (273)) (273) — urs (273) ! 1 Us — Ues = a ae “ ‘ "ves (273) Vos (273) 1 1 400 1 1 — us (273) = af ———-— — dT a mus 273) a (= (273) =) se (x i) (273) — ups (273) ! ! 7904 J/mol —_ = — = mM tts Mes “\5.1218 x 10-5 1.0579 x 10-3 1 400 l — ws (273) = af —————~ dT — « ( ———__ Uy — Ups (273) a Gar x a=) + I. ° “ (508 x a=) = 10892 J/mol Dat Ug — Wes (273) = 22 (ts (273) — ues (273)) = 790429 = 2001 J/mol uy — Us (273) = 10892 J/mol uy, — U2 = 10892 — 2001 = 8891 J/mol Q = 490 x (uz — u1) = —490 x 8891 = 4.36 x 10° J 3