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Engenharia Industrial Madeireira ·
Termodinâmica 1
· 2021/2
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Aula 29 - Misturas de Gás E ELV 17/03/2022 Professor Christiano Pinheiro DERu/CCAE/UFES/EARTE 2021/2 Termodinâmica Aplicada Misturas de Gás Para determinarmos as propriedades de uma mistura, precisamos conhecer a sua composição, bem como as propriedades dos componentes individuais. Numa mistura gasosa, a pressão de cada componente é independente da pressão dos demais. A pressão total é igual à soma das pressões parciais dos componentes. A Fração Molar de um Gás A (XA) - é a relação entre a quantidade de matéria de um gás A (nA), por exemplo, e a quantidade de matéria total da mistura gasosa (nt): A soma das frações molares numa mistura deve ser sempre igual a 1: XA + XB + XC = 1 Exemplo 1 - Misturas de Gás Considere uma mistura de gases com 3 kg de O2, 5 kg de N2 e 12 kg de CH4. Determine: a) a fração mássica de cada componente; b) a fração molar de cada componente e; c) a massa molecular média e a constante de gás da mistura. Misturas de Gás Pressão Parcial - é a pressão que um gás exerceria se estivesse sozinho, ocupando o volume total da mistura e na mesma temperatura em que essa mistura se encontra; Lei das Pressões Parciais de Dalton: “a pressão total de uma mistura é a soma das pressões parciais dos gases”: Pt = pA + pB + pC enunciando a Lei de Dalton de outra forma, podemos afirmar que “a pressão parcial de cada componente de uma mistura gasosa é proporcional à quantidade de matéria desse componente na mistura”: pA = xA.Pt Misturas de Gás após a mistura dos gases e utilizando a equação dos gases ideais, temos para um gás A: pA.V = nA.R.T para a mistura: Pt.V = nt.R.T dividindo as equações (Gás A/Mistura), temos: Misturas de Gás Volume Parcial •numa mistura gasosa, volume parcial de um gás é o volume ocupado por ele estando sozinho e submetido à pressão total e à temperatura da mistura; •lei de Amagat: O volume total de uma mistura gasosa é a soma dos volumes parciais de todos os gases componentes da mistura. V = VA + VB + VC Misturas de Gás e Vapor A temperaturas abaixo da temperatura crítica, a fase gasosa de um substância, geralmente, é chamada de vapor. O termo vapor implica em um estado gasoso que está próximo da região de saturação da substância, elevando a possibilidade de condensação durante o processo. Misturas de Gás e Vapor Ar Seco e Ar Atmosférico O ar é uma mistura de nitrogênio, oxigênio e pequenas quantidades de outros gases. Na atmosfera, o ar normalmente contém um pouco de vapor d’ água (umidade) e é chamado de ar atmosférico. Por outro lado, o ar que não contém vapor d’água é chamado de ar seco. Com frequência é conveniente tratar o ar como uma mistura de vapor d’água e ar seco, uma vez que a composição do ar seco permanece relativamente constante, mas, a quantidade de vapor d’água muda como resultado da condensação e evaporação dos oceanos, lagos, rios, chuvas e até mesmo do corpo humano. Misturas de Gás e Vapor Ar Seco e Ar Atmosférico - Composição e Propriedades Termodinâmicas Misturas de Gás e Vapor Ar Seco e Ar Atmosférico - Composição e Propriedades Termodinâmicas Frações molares (ar seco): 20,95% (O2), 78,09% (N2), 0,93% (Ar), 0,03% (CO2) Massa molecular (aparente) do ar seco: Misturas de Gás e Vapor O sistema ar seco-vapor de água é o sistema mais estudado, principalmente na área alimentícia. Nesta abordagem estaremos dando início a Psicrometria. Psicrometria é a ciência que estuda o envolvimento das propriedades do ar Úmido e do processo (secagem (secadores), armazenamento de produtos, conforto térmico com umidificação e/ou desumidificação do ar, resfriamento de água com o ar, aquecimento) na mudança da temperatura ou do conteúdo de vapor d'água da mistura. Misturas de Gás e Vapor Ar atmosférico (gases ideais) - É a pressão parcial do ar seco pa somado a pressão parcial de vapor da água ou pressão de vapor (ps ou pv). p = pa + ps Em condições típicas de condicionamento de ar, as frações de vapor d’água na mistura são pequenas, de modo que a pressão parcial* do vapor é baixa. Isto nos permite dizer que o vapor pode ser considerado um…? Misturas de Gás e Vapor O vapor pode ser considerado gás ideal!! -10oC < T < 50oC e ps < 12 kPa Em T< 50 ºC as linhas de h = cte, coincidem com as linhas de T= cte na região de vapor superaquecido da água Misturas de Gás e Vapor O vapor pode ser considerado gás ideal!! -10oC < T < 50oC e ps < 12 kPa Misturas de Gás e Vapor Umidade Absoluta ou Específica - é a razão entre a massa de vapor d’ água e a massa de ar seco na mistura. Sendo os componentes dos gases ideais: ps é a pressão de vapor de água e p é a pressão total s Misturas de Gás e Vapor Umidade Relativa do Ar - é a razão entre a massa de vapor na mistura e a massa necessária para produzir uma mistura saturada à mesma temperatura. Como o vapor é um gás ideal temos: Substituindo Misturas de Gás e Vapor Linha de Saturação e Ponto de Orvalho Temperatura de Orvalho - para o resfriamento a uma pressão constante, é a temperatura em que o vapor d’água presente no ar começa a condensar (1a gota de orvalho). Misturas de Gás e Vapor Linha de Saturação e Ponto de Orvalho - Temperatura de Orvalho Como o vapor d’água no ar atmosférico se comporta como um gás ideal, a interação entre as moléculas do ar seco e do vapor d’água é pequena. Assim, a temperatura de orvalho pode ser calculada a partir de: PO Misturas de Gás e Vapor Linha de Saturação e Ponto de Orvalho - Curva de saturação da água Misturas de Gás e Vapor Linha de Saturação e Ponto de Orvalho - Ar sub-saturado, saturado e seco O ar é sub-saturado se: O ar é saturado se: Misturas de Gás e Vapor Exemplo 2 - Durante o inverno, com freqüência ocorre condensação nas superfícies internas das janelas devido às temperaturas mais baixas junto às superfícies das mesmas. Considere uma casa contendo ar a 20 ºC e 75 % de umidade relativa. Qual a temperatura das janelas na qual a umidade do ar começará a se condensar sobre as suas superfícies internas? Misturas de Gás e Vapor Para gases ideais, a entalpia absoluta da mistura é igual à soma das entalpias dos componentes H = Ha + Hs [kJ] mah = ma ha + mshs A entalpia específica da mistura (na base do ar seco) h = ha + ⍵hs a s Misturas de Gás e Vapor Psicrometria É a ciência que estuda o envolvimento das propriedades do ar Úmido e do processo (secagem (secadores), armazenamento de produtos, conforto térmico com umidificação e/ou desumidificação do ar, resfriamento de água com o ar, aquecimento) na mudança da temperatura ou do conteúdo de vapor d'água da mistura. A palavra originou-se do termo grego “psychro” que significa “frio” e “metro” que significa “medir”, indicando um dispositivo para “medir a refrigeração”. Misturas de Gás e Vapor Psicrometria O conhecimento das condições de umidade do ar é de grande importância para muitos setores da atividade humana, como o dimensionamento de sistemas para acondicionamento térmico, a conservação de alimentos, os sistemas de refrigeração ou a estimativa de tempo e energia requeridos por processos de secagem, umidificação, resfriamento e armazenamento e processamento de grãos. Misturas de Gás e Vapor Psicrometria Pressão de vapor (ou de saturação): a pressão de um vapor em equilíbrio com a sua fase condensada a uma dada temperatura. Diagrama de fases: mostra as regiões de pressão e temperatura nas quais as várias fases de uma substância são termodinamicamente estáveis. Misturas de Gás e Vapor Psicrometria Gás saturado: quando um gás está na iminência de começar a condensar e formar a primeira gota de líquido. Líquido saturado: se um líquido está preste a vaporizar. Estas duas condições são dadas pelos pontos de orvalho e ponto de bolha. Temperatura do Ponto de Orvalho: É a temperatura em que o ar úmido se torna saturado, ou seja, quando o vapor de água começa a condensar-se, por um processo de resfriamento. Temperatura do Ponto de Bolha: É a temperatura em que a água começa a evaporar-se, por um processo de aquecimento. Misturas de Gás e Vapor Psicrometria Saturação: se um gás puro entra em contato com um líquido, o gás receberá vapor do líquido. Se o contato for prolongado por um tempo suficiente, atinge-se o equilíbrio, no qual a pressão parcial do líquido vaporizado se iguala à pressão de vapor daquela substância na temperatura do sistema. O gás então estará saturado com o vapor e a vaporização não provocará um aumento na quantidade de vapor presente no gás. O vapor estará no seu ponto de orvalho. Saturação parcial: se o tempo para que seja atingido o equilíbrio não é alcançado, a pressão parcial do vapor será menor que a pressão de vapor do líquido na temperatura do sistema. Misturas de Gás e Vapor Psicrometria Quando o ar contém o máximo de vapor de água permissível para determinada temperatura, diz-se que o ar se encontra saturado e a pressão de vapor nessa circunstância é dita máxima ou de saturação. Se a quantidade de vapor não é suficiente para saturar o ar, sua pressão é chamada de pressão parcial de vapor. Misturas de Gás e Vapor Temperatura de Saturação Adiabática e Temperaturas de Bulbo Úmido e Seco Um processo importante e que envolve a mistura ar seco-vapor d’água é o de saturação adiabática. Esse processo ocorre quando a mistura ar seco-vapor d’água entra em contato com água líquida em um duto bem isolado. Se a umidade relativa inicial for menor que 100%, uma parte da água evaporará e a temperatura da mistura gasosa diminuirá. Se a mistura na seção de saída do duto estiver saturada e se o processo for adiabático, a temperatura de saída é conhecida como temperatura de saturação adiabática. A temperatura de saturação adiabática é uma propriedade termodinâmica! Em condicionamento de ar, a pressão total e a temperatura são de fácil medição (simples, barata e direta). Porém, o mesmo não pode ser dito para as umidades absoluta e relativa e para a entalpia. O conceito de saturação adiabática fornece uma terceira propriedade, de uma forma simples e com baixo custo. Misturas de Gás e Vapor Temperatura de Bulbo Seco - Tb.s É a temperatura medida com um termômetro comum. Misturas de Gás e Vapor Temperatura de Bulbo Úmido - Tb.u É obtida cobrindo-se o bulbo de um termômetro comum com um tecido de algodão embebido em água. O bulbo molhado deve ser ventilado até atingir valor constante. Misturas de Gás e Vapor Temperatura de Bulbo Úmido - Tb.u Uma maneira prática para estimar a temperatura de saturação adiabática é através do termômetro de bulbo úmido. Quando o ar sub-saturado escoa sobre a mecha úmida, a água evapora e a temperatura cai. A perda de calor latente pela evaporação da água é igual ao ganho de calor sensível do ar. A temperatura resultante desse processo é a TBU - temperatura de bulbo úmido. Misturas de Gás e Vapor Temperatura de Bulbo Úmido Para uma dada pressão total, as duas propriedades restantes para se caracterizar um estado termodinâmico podem ser obtidas através de um psicrômetro. O psicrômetro fornece uma leitura da temperatura, aqui chamada de temperatura de bulbo seco (TBS) e da temperatura de bulbo úmido (TBU) Exemplo 3 - Misturas de Gás e Vapor As temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido do ar atmosférico à pressão de 1 atm (101,325 kPa) são medidas por um psicrômetro giratório. Seus valores são iguais a 25 ºC e 15 ºC, respectivamente. Determine (a) a umidade absoluta, (b) a umidade relativa e (c) a entalpia específica do ar. Misturas de Gás e Vapor Psicrometria Ponto de orvalho (Dew Point): expressa a condição mínima de temperatura de bulbo seco em que uma mistura ar-vapor consegue manter água no estado gasoso (vapor), abaixo da qual ocorre a condensação da umidade (ou a formação de névoa). Umidade Específica (ou umidade absoluta): expressa a relação entre a massa de ar seco e a de vapor superaquecido contido na mistura de ar úmido (mvapor/mar seco), sua unidade é dada em kg/kg de ar seco. Volume úmido: expressa a relação entre o volume e a massa do conteúdo de ar seco da mistura. Expresso em m³/kg de ar seco. Psicrometria - Tabelas e Gráficos Além das equações psicrométricas específicas e dos programas computacionais que incluem essas equações para o cálculo das propriedades do ar, as tabelas e os gráficos psicrométricos foram criados para facilitar a determinação destas propriedades. Exemplo 3 - Aplicação da Tabela Psicrométrica Determinar a umidade relativa do ar sabendo-se que um psicrômetro indica (t) tbs = 26,0 ºC e (tm) tbu = 20,4 ºC. Misturas de Gás e Vapor - Carta Psicrométrica Misturas de Gás e Vapor Diagrama ou Carta Psicrométrica A carta psicrométrica é um diagrama que relaciona as propriedades termodinâmicas do ar úmido a uma determinada pressão total. Misturas de Gás e Vapor Diagrama ou Carta Psicrométrica Para o ar saturado, as temperaturas de bulbo seco, bulbo úmido e de ponto de orvalho são iguais. Psicrometria - Conforto Térmico São três os principais fatores que controlam o conforto térmico 1) Temperatura de bulbo seco entre 22 e 27 ºC; 2) Umidade relativa do ar entre 40 e 60 %; 3) Movimentação do ar com velocidade aproximada de 15 m/min; Outros fatores são: ● Pureza do ar (limpeza); ● Odores; ● Ruídos; ● Radiação solar. Psicrometria - Condicionamento do Ar É o processo de tratamento do ar interior em espaços fechados. Esse tratamento consiste em regular a qualidade do ar interior, no que diz respeito às suas condições de temperatura, umidade, limpeza e movimento. Para tal, um sistema de condicionamento de ar inclui as funções de aquecimento, arrefecimento, umidificação, renovação, filtragem e ventilação do ar. A função de desumidificação está normalmente associada à de arrefecimento. Alguns sistemas especiais podem incluir outras funções como a de pressurização do ar no interior de determinado espaço. Condicionamento do Ar - Resfriamento Evaporativo O resfriamento evaporativo é um processo que se baseia no calor latente de vaporização da água. A força motriz é a diferença de umidade absoluta entre a superfície úmida e a corrente de ar. Quanto maior a diferença entre as umidades absolutas, maior a taxa de evaporação e maior a quantidade de calor removida Condicionamento do Ar - Torres de Arrefecimento Equilíbrio Líquido Vapor - ELV ELV - Introdução Equilíbrio químico é a condição na qual não ocorre variações de propriedades termodinâmicas de um sistema com o tempo. A palavra chave do ELV é composição. Mudanças de composição são esperadas na maioria das operações industriais de transferência de massa. Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes No ELV, a nível microscópico as moléculas de uma fase superam forças superficiais e passam para outra fase.: 1) Diferentes fases estão em contato; 2) Há transferência de massa entre as fases; 3) Há mudança de composições. Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes Os estados termodinâmicos de A e B são definidos por diferentes pares pressão/temperatura. Equilibrio Liquido - Vapor líquido gás líquido + vapor vapor Pc = 73 F2 F1 0 p (atm) V C 45°C Tc=31°C 25°C 10°C Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes O ponto de bolha ocorre quando o líquido está na iminência de se vaporizar (última gota de líquido ou primeira bolha de vapor); O ponto de orvalho ocorre quando o gás está na iminência de condensar (primeira gota de líquido ou última bolha de vapor). Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes O ponto de bolha ocorre quando o líquido está na iminência de se vaporizar (última gota de líquido ou primeira bolha de vapor); O ponto de orvalho ocorre quando o gás está na iminência de condensar (primeira gota de líquido ou última bolha de vapor). Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes O ponto de bolha ocorre quando o líquido está na iminência de se vaporizar (última gota de líquido ou primeira bolha de vapor); O ponto de orvalho ocorre quando o gás está na iminência de condensar (primeira gota de líquido ou última bolha de vapor). Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes Diagrama (T, x, y) de uma mistura binária de componentes 1 e 2 a pressão constante. 1) Os pontos T1 e T2 são as temperaturas de vaporização das substâncias puras 1 e 2 à pressão constante (P); 2) A curva [T1, V, V’, V’’, T2] é a curva dos pontos de orvalho. A curva [T1, L, L’, L’’, T2] é a curva dos pontos de bolha; 3) A linha (L,V) chama-se tie-line; 4) Entre as temperaturas correspondentes às tie-lines (LV) e (L”’V’’) os sucessivos aumentos de temperatura dão origem a duas fases, líquido e vapor, em equilíbrio, mas, a diferentes composição. É neste fato que se fundamenta a separação de misturas voláteis por destilação. Cálculo dos Pontos de Orvalho e de Bolha Existem 4 classes: *Bol P: Determina yi e P, conhecendo xi e T; *Orv P: Determina xi e P, conhecendo yi e T; *Bol T: Determina yi e T, conhecendo xi e P; *Orv T: Determina xi e T, conhecendo yi e P; Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes O Objetivo do ELV é determinar as temperaturas, pressões e composições de fases no equilíbrio. Assim será possível construir o diagrama de equilíbrio. Um modelo simplificado para calcular o ELV foi idealizado por François Marie Raoult e, ficou conhecido como Lei de Raoult. Para usar esta lei duas condições são necessárias: 1) A fase vapor deve se comportar como um gás ideal (pressões baixas e moderadas); 2) A fase líquida deve se comportar como uma solução ideal (espécies químicas similares). Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes O Objetivo do ELV é determinar as temperaturas, pressões e composições de fases no equilíbrio. Assim será possível construir o diagrama de equilíbrio. Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes A Lei de Raoult apresenta limitações quando a temperatura da espécie está muito abaixo de sua temperatura crítica. Ou seja, ela só pode ser aplicada para espécies com pressão de vapor conhecida. ELV – Lei de Henry A Lei de Henry foi proposta em 1801. Essa lei pode ser expressa pela fórmula P = K.X P é a pressão do gás sob a solução; K é a constante de proporcionalidade, característica da Lei de Henry de um gás específico (cada gás tem sua própria constante de Henry, que varia com a temperatura); X representa a fração molar de equilíbrio do gás em solução, pode ser entendida como a solubilidade do gás no solvente (molalidade). ELV – Lei de Henry A Lei de Henry é usada quando a temperatura crítica é muito menor do que a temperatura do sistema. Ela é aplicada no componente que apresenta essa situação. ELV – Lei de Henry Para um sistema composto de ar e água à 25 ºC, a lei de Raoult pode ser usada para um componente (água). A lei de Henry deve ser usada para determinar a fração molar do componente ar dissolvido na água. A temperatura crítica do ar é muito menor do 25 ºC. ELV – Lei de Henry É preciso lembrar que um gás tem suas moléculas em constante movimento, que se chocam com tudo que encontram pelo caminho. Por consequência disso, quando o obstáculo que o gás encontra é a superfície de um líquido, as moléculas com um pouco mais de velocidade podem penetrar no líquido, ficando dissolvidas. ELV – Lei de Henry – Detalhes da Solubilidade de um gás * Quanto maior a pressão exercida pelo gás, maior o número de choques e maior a penetração do gás no líquido; * A temperatura do líquido influencia o processo. Assim, quanto maior o grau de agitação das partículas do líquido, menor a capacidade desse líquido dissolver o gás; * A superfície do líquido, quanto mais agitada, oferece maior possibilidade de trocas gasosas; * A mudança do estado de equilíbrio entre gases dissolvidos e não dissolvidos provoca o aumento da pressão e da solubilidade do gás. ELV – Lei de Henry na Prática Quando abrimos uma garrafa de refrigerante, a pressão diminui. Por isso, surgem as bolhas e isso se deve à pressão que o gás exerce sobre o líquido. Todo mundo também sabe que refrigerantes gelados têm mais gases dissolvidos que os quentes. Isso está claro, porque quanto maior a temperatura do líquido, menor é a sua capacidade de dissolver gases. ELV – Lei de Henry na Prática A tabela ao lado apresenta alguns valores de K para gases à 25 ºC. Como pode ser verificado na equação anterior, quanto menor o K mais solúvel o gás. Vemos então, que para as moléculas da tabela que são apolares*, quanto maior e mais polarizável sua estrutura maior a sua solubilidade em água. *Moléculas Apolares: não existe diferença de eletronegatividade entre os átomos. Exemplos: O2, N2, H2 e CO2 ELV – Exemplo 1 Na mistura entre Benzeno (1) e Tolueno (2), à 25 ºC, as frações molares iguais na fase líquida. Sendo assim, calcule as frações molares na fase vapor e veja se elas são iguais ou diferentes e diga o porquê disso. ELV – Exemplo 1 A fase vapor se comporta como um gás ideal. A fase líquida se comporta como uma solução ideal. ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult y₁P = x₁P₁sat y₂P = x₂P₂sat x₁ → benzeno x₂ → tolueno T y₁P + y₂P = x₁P₁sat + x₂P₂sat ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult x1 → benzeno x2 → tolueno y1P = x1Psat1 y2P = x2Psat2 P(y1 + y2) = x1Psat1 + x2Psat2 ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult x1 → benzeno x2 → tolueno y1P = x1Psat1 y2P = x2Psat2 P(y1 + y2) = x1Psat1 + x2Psat2 = 1 ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult x1 → benzeno x2 → tolueno y1P = x1Psat1 y2P = x2Psat2 P = x1Psat1 + x2Psat2 ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult y₁P = x₁P₁ˢᵃᵗ y₂P = x₂P₂ˢᵃᵗ P = x₁P₁ˢᵃᵗ + x₂P₂ˢᵃᵗ x₁ → benzeno x₂ → tolueno = 1 - x₁ ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult y₁P = x₁P₁ˢᵃᵗ y₂P = x₂P₂ˢᵃᵗ P = x₁P₁ˢᵃᵗ + (1 - x₁)P₂ˢᵃᵗ x₁ → benzeno x₂ → tolueno ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult y₁P = x₁P₁ˢᵃᵗ y₂P = x₂P₂ˢᵃᵗ P = x₁P₁ˢᵃᵗ + (1 - x₁)P₂ˢᵃᵗ x₁ → benzeno x₂ → tolueno 25°C t = 25°C x₁ = 0,5 ⇒ x₂ = 0,5 Benzeno A₁ = 13,78 B₁ = 2726,81 C₁ = 217,52 Tolueno A₂ = 13,93 B₂ = 3056,96 C₂ = 217,63 ELV – Exemplo 1 – A Equação de Antoine ELV – Exemplo 1 Mais volátil! Quanto maior for a sua pressão de vapor, mais volátil será o líquido, e menor será sua temperatura de ebulição relativamente a outros líquidos. ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult y₁P = x₁P₁ˢᵃᵗ y₂P = x₂P₂ˢᵃᵗ P = x₁P₁ˢᵃᵗ + (1 - x₁)P₂ˢᵃᵗ t = 25°C x₁ = 0,5 ⇒ x₂ = 0,5 P₁ˢᵃᵗ = 12,63 kPa P₂ˢᵃᵗ = 3,78 kPa P = 0,5 · 12,63 + (1 - 0,5) · 3,78 ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult y₁P = x₁P₁ˢᵃᵗ y₂P = x₂P₂ˢᵃᵗ P = x₁P₁ˢᵃᵗ + (1 - x₁)P₂ˢᵃᵗ t = 25°C x₁ = 0,5 ⇒ x₂ = 0,5 P₁ˢᵃᵗ = 12,63 kPa P₂ˢᵃᵗ = 3,78 kPa P = 8,21 kPa y₁ = x₁P₁ˢᵃᵗ / P y₂ = x₂P₂ˢᵃᵗ / P ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult y₁P = x₁P₁ˢᵃᵗ y₂P = x₂P₂ˢᵃᵗ P = x₁P₁ˢᵃᵗ + (1 - x₁)P₂ˢᵃᵗ t = 25°C x₁ = 0,5 ⇒ x₂ = 0,5 P₁ˢᵃᵗ = 12,63 kPa P₂ˢᵃᵗ = 3,78 kPa P = 8,21 kPa y₁ = 0,77 y₂ = 0,23 ELV – Exemplo 3 Ar, mais do que dióxido de carbono, é mais barato e atóxico. Por que o ar não é o gás escolhido para a fabricação de refrigerante e champanhe barata? ATÉ A PRÓXIMA AULA!
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Aula 29 - Misturas de Gás E ELV 17/03/2022 Professor Christiano Pinheiro DERu/CCAE/UFES/EARTE 2021/2 Termodinâmica Aplicada Misturas de Gás Para determinarmos as propriedades de uma mistura, precisamos conhecer a sua composição, bem como as propriedades dos componentes individuais. Numa mistura gasosa, a pressão de cada componente é independente da pressão dos demais. A pressão total é igual à soma das pressões parciais dos componentes. A Fração Molar de um Gás A (XA) - é a relação entre a quantidade de matéria de um gás A (nA), por exemplo, e a quantidade de matéria total da mistura gasosa (nt): A soma das frações molares numa mistura deve ser sempre igual a 1: XA + XB + XC = 1 Exemplo 1 - Misturas de Gás Considere uma mistura de gases com 3 kg de O2, 5 kg de N2 e 12 kg de CH4. Determine: a) a fração mássica de cada componente; b) a fração molar de cada componente e; c) a massa molecular média e a constante de gás da mistura. Misturas de Gás Pressão Parcial - é a pressão que um gás exerceria se estivesse sozinho, ocupando o volume total da mistura e na mesma temperatura em que essa mistura se encontra; Lei das Pressões Parciais de Dalton: “a pressão total de uma mistura é a soma das pressões parciais dos gases”: Pt = pA + pB + pC enunciando a Lei de Dalton de outra forma, podemos afirmar que “a pressão parcial de cada componente de uma mistura gasosa é proporcional à quantidade de matéria desse componente na mistura”: pA = xA.Pt Misturas de Gás após a mistura dos gases e utilizando a equação dos gases ideais, temos para um gás A: pA.V = nA.R.T para a mistura: Pt.V = nt.R.T dividindo as equações (Gás A/Mistura), temos: Misturas de Gás Volume Parcial •numa mistura gasosa, volume parcial de um gás é o volume ocupado por ele estando sozinho e submetido à pressão total e à temperatura da mistura; •lei de Amagat: O volume total de uma mistura gasosa é a soma dos volumes parciais de todos os gases componentes da mistura. V = VA + VB + VC Misturas de Gás e Vapor A temperaturas abaixo da temperatura crítica, a fase gasosa de um substância, geralmente, é chamada de vapor. O termo vapor implica em um estado gasoso que está próximo da região de saturação da substância, elevando a possibilidade de condensação durante o processo. Misturas de Gás e Vapor Ar Seco e Ar Atmosférico O ar é uma mistura de nitrogênio, oxigênio e pequenas quantidades de outros gases. Na atmosfera, o ar normalmente contém um pouco de vapor d’ água (umidade) e é chamado de ar atmosférico. Por outro lado, o ar que não contém vapor d’água é chamado de ar seco. Com frequência é conveniente tratar o ar como uma mistura de vapor d’água e ar seco, uma vez que a composição do ar seco permanece relativamente constante, mas, a quantidade de vapor d’água muda como resultado da condensação e evaporação dos oceanos, lagos, rios, chuvas e até mesmo do corpo humano. Misturas de Gás e Vapor Ar Seco e Ar Atmosférico - Composição e Propriedades Termodinâmicas Misturas de Gás e Vapor Ar Seco e Ar Atmosférico - Composição e Propriedades Termodinâmicas Frações molares (ar seco): 20,95% (O2), 78,09% (N2), 0,93% (Ar), 0,03% (CO2) Massa molecular (aparente) do ar seco: Misturas de Gás e Vapor O sistema ar seco-vapor de água é o sistema mais estudado, principalmente na área alimentícia. Nesta abordagem estaremos dando início a Psicrometria. Psicrometria é a ciência que estuda o envolvimento das propriedades do ar Úmido e do processo (secagem (secadores), armazenamento de produtos, conforto térmico com umidificação e/ou desumidificação do ar, resfriamento de água com o ar, aquecimento) na mudança da temperatura ou do conteúdo de vapor d'água da mistura. Misturas de Gás e Vapor Ar atmosférico (gases ideais) - É a pressão parcial do ar seco pa somado a pressão parcial de vapor da água ou pressão de vapor (ps ou pv). p = pa + ps Em condições típicas de condicionamento de ar, as frações de vapor d’água na mistura são pequenas, de modo que a pressão parcial* do vapor é baixa. Isto nos permite dizer que o vapor pode ser considerado um…? Misturas de Gás e Vapor O vapor pode ser considerado gás ideal!! -10oC < T < 50oC e ps < 12 kPa Em T< 50 ºC as linhas de h = cte, coincidem com as linhas de T= cte na região de vapor superaquecido da água Misturas de Gás e Vapor O vapor pode ser considerado gás ideal!! -10oC < T < 50oC e ps < 12 kPa Misturas de Gás e Vapor Umidade Absoluta ou Específica - é a razão entre a massa de vapor d’ água e a massa de ar seco na mistura. Sendo os componentes dos gases ideais: ps é a pressão de vapor de água e p é a pressão total s Misturas de Gás e Vapor Umidade Relativa do Ar - é a razão entre a massa de vapor na mistura e a massa necessária para produzir uma mistura saturada à mesma temperatura. Como o vapor é um gás ideal temos: Substituindo Misturas de Gás e Vapor Linha de Saturação e Ponto de Orvalho Temperatura de Orvalho - para o resfriamento a uma pressão constante, é a temperatura em que o vapor d’água presente no ar começa a condensar (1a gota de orvalho). Misturas de Gás e Vapor Linha de Saturação e Ponto de Orvalho - Temperatura de Orvalho Como o vapor d’água no ar atmosférico se comporta como um gás ideal, a interação entre as moléculas do ar seco e do vapor d’água é pequena. Assim, a temperatura de orvalho pode ser calculada a partir de: PO Misturas de Gás e Vapor Linha de Saturação e Ponto de Orvalho - Curva de saturação da água Misturas de Gás e Vapor Linha de Saturação e Ponto de Orvalho - Ar sub-saturado, saturado e seco O ar é sub-saturado se: O ar é saturado se: Misturas de Gás e Vapor Exemplo 2 - Durante o inverno, com freqüência ocorre condensação nas superfícies internas das janelas devido às temperaturas mais baixas junto às superfícies das mesmas. Considere uma casa contendo ar a 20 ºC e 75 % de umidade relativa. Qual a temperatura das janelas na qual a umidade do ar começará a se condensar sobre as suas superfícies internas? Misturas de Gás e Vapor Para gases ideais, a entalpia absoluta da mistura é igual à soma das entalpias dos componentes H = Ha + Hs [kJ] mah = ma ha + mshs A entalpia específica da mistura (na base do ar seco) h = ha + ⍵hs a s Misturas de Gás e Vapor Psicrometria É a ciência que estuda o envolvimento das propriedades do ar Úmido e do processo (secagem (secadores), armazenamento de produtos, conforto térmico com umidificação e/ou desumidificação do ar, resfriamento de água com o ar, aquecimento) na mudança da temperatura ou do conteúdo de vapor d'água da mistura. A palavra originou-se do termo grego “psychro” que significa “frio” e “metro” que significa “medir”, indicando um dispositivo para “medir a refrigeração”. Misturas de Gás e Vapor Psicrometria O conhecimento das condições de umidade do ar é de grande importância para muitos setores da atividade humana, como o dimensionamento de sistemas para acondicionamento térmico, a conservação de alimentos, os sistemas de refrigeração ou a estimativa de tempo e energia requeridos por processos de secagem, umidificação, resfriamento e armazenamento e processamento de grãos. Misturas de Gás e Vapor Psicrometria Pressão de vapor (ou de saturação): a pressão de um vapor em equilíbrio com a sua fase condensada a uma dada temperatura. Diagrama de fases: mostra as regiões de pressão e temperatura nas quais as várias fases de uma substância são termodinamicamente estáveis. Misturas de Gás e Vapor Psicrometria Gás saturado: quando um gás está na iminência de começar a condensar e formar a primeira gota de líquido. Líquido saturado: se um líquido está preste a vaporizar. Estas duas condições são dadas pelos pontos de orvalho e ponto de bolha. Temperatura do Ponto de Orvalho: É a temperatura em que o ar úmido se torna saturado, ou seja, quando o vapor de água começa a condensar-se, por um processo de resfriamento. Temperatura do Ponto de Bolha: É a temperatura em que a água começa a evaporar-se, por um processo de aquecimento. Misturas de Gás e Vapor Psicrometria Saturação: se um gás puro entra em contato com um líquido, o gás receberá vapor do líquido. Se o contato for prolongado por um tempo suficiente, atinge-se o equilíbrio, no qual a pressão parcial do líquido vaporizado se iguala à pressão de vapor daquela substância na temperatura do sistema. O gás então estará saturado com o vapor e a vaporização não provocará um aumento na quantidade de vapor presente no gás. O vapor estará no seu ponto de orvalho. Saturação parcial: se o tempo para que seja atingido o equilíbrio não é alcançado, a pressão parcial do vapor será menor que a pressão de vapor do líquido na temperatura do sistema. Misturas de Gás e Vapor Psicrometria Quando o ar contém o máximo de vapor de água permissível para determinada temperatura, diz-se que o ar se encontra saturado e a pressão de vapor nessa circunstância é dita máxima ou de saturação. Se a quantidade de vapor não é suficiente para saturar o ar, sua pressão é chamada de pressão parcial de vapor. Misturas de Gás e Vapor Temperatura de Saturação Adiabática e Temperaturas de Bulbo Úmido e Seco Um processo importante e que envolve a mistura ar seco-vapor d’água é o de saturação adiabática. Esse processo ocorre quando a mistura ar seco-vapor d’água entra em contato com água líquida em um duto bem isolado. Se a umidade relativa inicial for menor que 100%, uma parte da água evaporará e a temperatura da mistura gasosa diminuirá. Se a mistura na seção de saída do duto estiver saturada e se o processo for adiabático, a temperatura de saída é conhecida como temperatura de saturação adiabática. A temperatura de saturação adiabática é uma propriedade termodinâmica! Em condicionamento de ar, a pressão total e a temperatura são de fácil medição (simples, barata e direta). Porém, o mesmo não pode ser dito para as umidades absoluta e relativa e para a entalpia. O conceito de saturação adiabática fornece uma terceira propriedade, de uma forma simples e com baixo custo. Misturas de Gás e Vapor Temperatura de Bulbo Seco - Tb.s É a temperatura medida com um termômetro comum. Misturas de Gás e Vapor Temperatura de Bulbo Úmido - Tb.u É obtida cobrindo-se o bulbo de um termômetro comum com um tecido de algodão embebido em água. O bulbo molhado deve ser ventilado até atingir valor constante. Misturas de Gás e Vapor Temperatura de Bulbo Úmido - Tb.u Uma maneira prática para estimar a temperatura de saturação adiabática é através do termômetro de bulbo úmido. Quando o ar sub-saturado escoa sobre a mecha úmida, a água evapora e a temperatura cai. A perda de calor latente pela evaporação da água é igual ao ganho de calor sensível do ar. A temperatura resultante desse processo é a TBU - temperatura de bulbo úmido. Misturas de Gás e Vapor Temperatura de Bulbo Úmido Para uma dada pressão total, as duas propriedades restantes para se caracterizar um estado termodinâmico podem ser obtidas através de um psicrômetro. O psicrômetro fornece uma leitura da temperatura, aqui chamada de temperatura de bulbo seco (TBS) e da temperatura de bulbo úmido (TBU) Exemplo 3 - Misturas de Gás e Vapor As temperaturas de bulbo seco e de bulbo úmido do ar atmosférico à pressão de 1 atm (101,325 kPa) são medidas por um psicrômetro giratório. Seus valores são iguais a 25 ºC e 15 ºC, respectivamente. Determine (a) a umidade absoluta, (b) a umidade relativa e (c) a entalpia específica do ar. Misturas de Gás e Vapor Psicrometria Ponto de orvalho (Dew Point): expressa a condição mínima de temperatura de bulbo seco em que uma mistura ar-vapor consegue manter água no estado gasoso (vapor), abaixo da qual ocorre a condensação da umidade (ou a formação de névoa). Umidade Específica (ou umidade absoluta): expressa a relação entre a massa de ar seco e a de vapor superaquecido contido na mistura de ar úmido (mvapor/mar seco), sua unidade é dada em kg/kg de ar seco. Volume úmido: expressa a relação entre o volume e a massa do conteúdo de ar seco da mistura. Expresso em m³/kg de ar seco. Psicrometria - Tabelas e Gráficos Além das equações psicrométricas específicas e dos programas computacionais que incluem essas equações para o cálculo das propriedades do ar, as tabelas e os gráficos psicrométricos foram criados para facilitar a determinação destas propriedades. Exemplo 3 - Aplicação da Tabela Psicrométrica Determinar a umidade relativa do ar sabendo-se que um psicrômetro indica (t) tbs = 26,0 ºC e (tm) tbu = 20,4 ºC. Misturas de Gás e Vapor - Carta Psicrométrica Misturas de Gás e Vapor Diagrama ou Carta Psicrométrica A carta psicrométrica é um diagrama que relaciona as propriedades termodinâmicas do ar úmido a uma determinada pressão total. Misturas de Gás e Vapor Diagrama ou Carta Psicrométrica Para o ar saturado, as temperaturas de bulbo seco, bulbo úmido e de ponto de orvalho são iguais. Psicrometria - Conforto Térmico São três os principais fatores que controlam o conforto térmico 1) Temperatura de bulbo seco entre 22 e 27 ºC; 2) Umidade relativa do ar entre 40 e 60 %; 3) Movimentação do ar com velocidade aproximada de 15 m/min; Outros fatores são: ● Pureza do ar (limpeza); ● Odores; ● Ruídos; ● Radiação solar. Psicrometria - Condicionamento do Ar É o processo de tratamento do ar interior em espaços fechados. Esse tratamento consiste em regular a qualidade do ar interior, no que diz respeito às suas condições de temperatura, umidade, limpeza e movimento. Para tal, um sistema de condicionamento de ar inclui as funções de aquecimento, arrefecimento, umidificação, renovação, filtragem e ventilação do ar. A função de desumidificação está normalmente associada à de arrefecimento. Alguns sistemas especiais podem incluir outras funções como a de pressurização do ar no interior de determinado espaço. Condicionamento do Ar - Resfriamento Evaporativo O resfriamento evaporativo é um processo que se baseia no calor latente de vaporização da água. A força motriz é a diferença de umidade absoluta entre a superfície úmida e a corrente de ar. Quanto maior a diferença entre as umidades absolutas, maior a taxa de evaporação e maior a quantidade de calor removida Condicionamento do Ar - Torres de Arrefecimento Equilíbrio Líquido Vapor - ELV ELV - Introdução Equilíbrio químico é a condição na qual não ocorre variações de propriedades termodinâmicas de um sistema com o tempo. A palavra chave do ELV é composição. Mudanças de composição são esperadas na maioria das operações industriais de transferência de massa. Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes No ELV, a nível microscópico as moléculas de uma fase superam forças superficiais e passam para outra fase.: 1) Diferentes fases estão em contato; 2) Há transferência de massa entre as fases; 3) Há mudança de composições. Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes Os estados termodinâmicos de A e B são definidos por diferentes pares pressão/temperatura. Equilibrio Liquido - Vapor líquido gás líquido + vapor vapor Pc = 73 F2 F1 0 p (atm) V C 45°C Tc=31°C 25°C 10°C Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes O ponto de bolha ocorre quando o líquido está na iminência de se vaporizar (última gota de líquido ou primeira bolha de vapor); O ponto de orvalho ocorre quando o gás está na iminência de condensar (primeira gota de líquido ou última bolha de vapor). Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes O ponto de bolha ocorre quando o líquido está na iminência de se vaporizar (última gota de líquido ou primeira bolha de vapor); O ponto de orvalho ocorre quando o gás está na iminência de condensar (primeira gota de líquido ou última bolha de vapor). Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes O ponto de bolha ocorre quando o líquido está na iminência de se vaporizar (última gota de líquido ou primeira bolha de vapor); O ponto de orvalho ocorre quando o gás está na iminência de condensar (primeira gota de líquido ou última bolha de vapor). Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes Diagrama (T, x, y) de uma mistura binária de componentes 1 e 2 a pressão constante. 1) Os pontos T1 e T2 são as temperaturas de vaporização das substâncias puras 1 e 2 à pressão constante (P); 2) A curva [T1, V, V’, V’’, T2] é a curva dos pontos de orvalho. A curva [T1, L, L’, L’’, T2] é a curva dos pontos de bolha; 3) A linha (L,V) chama-se tie-line; 4) Entre as temperaturas correspondentes às tie-lines (LV) e (L”’V’’) os sucessivos aumentos de temperatura dão origem a duas fases, líquido e vapor, em equilíbrio, mas, a diferentes composição. É neste fato que se fundamenta a separação de misturas voláteis por destilação. Cálculo dos Pontos de Orvalho e de Bolha Existem 4 classes: *Bol P: Determina yi e P, conhecendo xi e T; *Orv P: Determina xi e P, conhecendo yi e T; *Bol T: Determina yi e T, conhecendo xi e P; *Orv T: Determina xi e T, conhecendo yi e P; Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes O Objetivo do ELV é determinar as temperaturas, pressões e composições de fases no equilíbrio. Assim será possível construir o diagrama de equilíbrio. Um modelo simplificado para calcular o ELV foi idealizado por François Marie Raoult e, ficou conhecido como Lei de Raoult. Para usar esta lei duas condições são necessárias: 1) A fase vapor deve se comportar como um gás ideal (pressões baixas e moderadas); 2) A fase líquida deve se comportar como uma solução ideal (espécies químicas similares). Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes O Objetivo do ELV é determinar as temperaturas, pressões e composições de fases no equilíbrio. Assim será possível construir o diagrama de equilíbrio. Equilíbrio de Fases: Termodinâmica das substâncias multicomponentes A Lei de Raoult apresenta limitações quando a temperatura da espécie está muito abaixo de sua temperatura crítica. Ou seja, ela só pode ser aplicada para espécies com pressão de vapor conhecida. ELV – Lei de Henry A Lei de Henry foi proposta em 1801. Essa lei pode ser expressa pela fórmula P = K.X P é a pressão do gás sob a solução; K é a constante de proporcionalidade, característica da Lei de Henry de um gás específico (cada gás tem sua própria constante de Henry, que varia com a temperatura); X representa a fração molar de equilíbrio do gás em solução, pode ser entendida como a solubilidade do gás no solvente (molalidade). ELV – Lei de Henry A Lei de Henry é usada quando a temperatura crítica é muito menor do que a temperatura do sistema. Ela é aplicada no componente que apresenta essa situação. ELV – Lei de Henry Para um sistema composto de ar e água à 25 ºC, a lei de Raoult pode ser usada para um componente (água). A lei de Henry deve ser usada para determinar a fração molar do componente ar dissolvido na água. A temperatura crítica do ar é muito menor do 25 ºC. ELV – Lei de Henry É preciso lembrar que um gás tem suas moléculas em constante movimento, que se chocam com tudo que encontram pelo caminho. Por consequência disso, quando o obstáculo que o gás encontra é a superfície de um líquido, as moléculas com um pouco mais de velocidade podem penetrar no líquido, ficando dissolvidas. ELV – Lei de Henry – Detalhes da Solubilidade de um gás * Quanto maior a pressão exercida pelo gás, maior o número de choques e maior a penetração do gás no líquido; * A temperatura do líquido influencia o processo. Assim, quanto maior o grau de agitação das partículas do líquido, menor a capacidade desse líquido dissolver o gás; * A superfície do líquido, quanto mais agitada, oferece maior possibilidade de trocas gasosas; * A mudança do estado de equilíbrio entre gases dissolvidos e não dissolvidos provoca o aumento da pressão e da solubilidade do gás. ELV – Lei de Henry na Prática Quando abrimos uma garrafa de refrigerante, a pressão diminui. Por isso, surgem as bolhas e isso se deve à pressão que o gás exerce sobre o líquido. Todo mundo também sabe que refrigerantes gelados têm mais gases dissolvidos que os quentes. Isso está claro, porque quanto maior a temperatura do líquido, menor é a sua capacidade de dissolver gases. ELV – Lei de Henry na Prática A tabela ao lado apresenta alguns valores de K para gases à 25 ºC. Como pode ser verificado na equação anterior, quanto menor o K mais solúvel o gás. Vemos então, que para as moléculas da tabela que são apolares*, quanto maior e mais polarizável sua estrutura maior a sua solubilidade em água. *Moléculas Apolares: não existe diferença de eletronegatividade entre os átomos. Exemplos: O2, N2, H2 e CO2 ELV – Exemplo 1 Na mistura entre Benzeno (1) e Tolueno (2), à 25 ºC, as frações molares iguais na fase líquida. Sendo assim, calcule as frações molares na fase vapor e veja se elas são iguais ou diferentes e diga o porquê disso. ELV – Exemplo 1 A fase vapor se comporta como um gás ideal. A fase líquida se comporta como uma solução ideal. ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult y₁P = x₁P₁sat y₂P = x₂P₂sat x₁ → benzeno x₂ → tolueno T y₁P + y₂P = x₁P₁sat + x₂P₂sat ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult x1 → benzeno x2 → tolueno y1P = x1Psat1 y2P = x2Psat2 P(y1 + y2) = x1Psat1 + x2Psat2 ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult x1 → benzeno x2 → tolueno y1P = x1Psat1 y2P = x2Psat2 P(y1 + y2) = x1Psat1 + x2Psat2 = 1 ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult x1 → benzeno x2 → tolueno y1P = x1Psat1 y2P = x2Psat2 P = x1Psat1 + x2Psat2 ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult y₁P = x₁P₁ˢᵃᵗ y₂P = x₂P₂ˢᵃᵗ P = x₁P₁ˢᵃᵗ + x₂P₂ˢᵃᵗ x₁ → benzeno x₂ → tolueno = 1 - x₁ ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult y₁P = x₁P₁ˢᵃᵗ y₂P = x₂P₂ˢᵃᵗ P = x₁P₁ˢᵃᵗ + (1 - x₁)P₂ˢᵃᵗ x₁ → benzeno x₂ → tolueno ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult y₁P = x₁P₁ˢᵃᵗ y₂P = x₂P₂ˢᵃᵗ P = x₁P₁ˢᵃᵗ + (1 - x₁)P₂ˢᵃᵗ x₁ → benzeno x₂ → tolueno 25°C t = 25°C x₁ = 0,5 ⇒ x₂ = 0,5 Benzeno A₁ = 13,78 B₁ = 2726,81 C₁ = 217,52 Tolueno A₂ = 13,93 B₂ = 3056,96 C₂ = 217,63 ELV – Exemplo 1 – A Equação de Antoine ELV – Exemplo 1 Mais volátil! Quanto maior for a sua pressão de vapor, mais volátil será o líquido, e menor será sua temperatura de ebulição relativamente a outros líquidos. ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult y₁P = x₁P₁ˢᵃᵗ y₂P = x₂P₂ˢᵃᵗ P = x₁P₁ˢᵃᵗ + (1 - x₁)P₂ˢᵃᵗ t = 25°C x₁ = 0,5 ⇒ x₂ = 0,5 P₁ˢᵃᵗ = 12,63 kPa P₂ˢᵃᵗ = 3,78 kPa P = 0,5 · 12,63 + (1 - 0,5) · 3,78 ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult y₁P = x₁P₁ˢᵃᵗ y₂P = x₂P₂ˢᵃᵗ P = x₁P₁ˢᵃᵗ + (1 - x₁)P₂ˢᵃᵗ t = 25°C x₁ = 0,5 ⇒ x₂ = 0,5 P₁ˢᵃᵗ = 12,63 kPa P₂ˢᵃᵗ = 3,78 kPa P = 8,21 kPa y₁ = x₁P₁ˢᵃᵗ / P y₂ = x₂P₂ˢᵃᵗ / P ELV – Exemplo 1 Lei de Raoult y₁P = x₁P₁ˢᵃᵗ y₂P = x₂P₂ˢᵃᵗ P = x₁P₁ˢᵃᵗ + (1 - x₁)P₂ˢᵃᵗ t = 25°C x₁ = 0,5 ⇒ x₂ = 0,5 P₁ˢᵃᵗ = 12,63 kPa P₂ˢᵃᵗ = 3,78 kPa P = 8,21 kPa y₁ = 0,77 y₂ = 0,23 ELV – Exemplo 3 Ar, mais do que dióxido de carbono, é mais barato e atóxico. Por que o ar não é o gás escolhido para a fabricação de refrigerante e champanhe barata? ATÉ A PRÓXIMA AULA!