Lista Termodinâmica 2 elv

Profª Débora P Jaeschke Nome Matrícula Todas as respostas devem ser justificadas Apresente todos os cálculos e considerações realizadas 1 3 pontos Uma corrente proveniente de um processo fermentativo é constituída de etanol 1 e ácido acético 2 Propõese separar os compostos em um vaso flash Sabese que a temperatura de operação do flash é de 35 C e a pressão é de 8 kPa Ainda sabese que as correntes de topo e fundo contém 90 e 10 do componente mais leve respectivamente em base molar e que 80 da alimentação sai na corrente de topo a 15 pontos Calcule a composição da corrente de entrada do vaso flash b 15 pontos Qual foi a quantidade de etanol recuperada após o processo de separação Parâmetros da equação de Antoine lnPsatbar A B TK C A B C Etanol 122917 380398 4168 Ácido acético 101878 340567 5634 1 35 pontos Para responder as perguntas abaixo considere a reação em fase gasosa apresentada a seguir bem como os dados de entalpia e energia livre de Gibbs padrão de formação dos compostos envolvido na reação a 298 K e 1 bar C2H4 Cl2 C2H4Cl2 Δhf298 kJmol Δgf298 kJmol C2H4 5226 6815 C2H4Cl2 130 7314 a 25 pontos Determine a composição de equilíbrio do sistema considere que a reação ocorre a 50 C e 1 bar e que a alimentação é composta na mistura estequiométrica dos dois reagentes b 05 pontos Considere que a reação ocorre a 50 C e 500 bar qual é o valor da constante de equilíbrio c 05 pontos Considere que a reação acontece a 50 C e 700 bar A formação de produtos deverá ser maior ou menor do que a calculada na letra a 2 35 pontos Considere a reação apresentada a seguir bem como os dados de entalpia e entropia padrão de formação dos compostos envolvido na reação a 298 K e 1 bar SiCl4g 2 H2g Sis 4 HClg Δhf298 kJmol Δgf298 kJmol SiCl4 66275 62276 HCl 92312 9529 Se a reação acontece a 100 Pa e o grau de extensão é de 075 qual será a temperatura no reator Descreva todas as considerações que achar pertinente para realizar os cálculos Cálculos do equilíbrio líquidovapor 1 Supondo que a lei de Raoult seja válida realize os seguintes cálculos para o sistema benzeno 1tolueno 2 a Dados x1 033 e T 100 C ache y1 e P P bolha b Dados y1 033 e T 100 C ache x1 e P P orvalho c Dados x1 033 e P 120 kPa ache y1 e T T bolha Resp a P 1093 kPa b P 9216 kPa e c T 1033 C 2 Calcular para o sistema binário acetonitrila 1nitrometano 2 supondo que a lei de Raoult seja válida a o ponto de bolha para T75 C e x106 b o ponto de orvalho para T75 C e y106 c o ponto de orvalho para P70 kPa T76 C e x106 Resposta a 6448 kPa y1077 b 5595 kPa x1041 c y1073 3 Determinar a composição da fase líquida e vapor em uma lata de refrigerante e a pressão exercida na lata a 10 C HCO2 na água 10 C 990 bar x1001 Resposta 991 bar y109989 4 Para o sistema metanol 1acetato de metila 2 as equações a seguir fornecem uma correlação razoável para os coeficientes de atividade 𝑙𝑛𝛾1 𝐴𝑥2 2 𝑙𝑛𝛾2 𝐴𝑥1 2 𝐴 2771 000523𝑇 Além disso as seguintes equações de Antoine fornecem as pressões de vapor onde T está em kelvin e as pressões de vapor estão em kPa 𝑙𝑛𝑃1 𝑠𝑎𝑡 1659158 364331 𝑇 33424 𝑙𝑛𝑃2 𝑠𝑎𝑡 1425326 266554 𝑇 53424 Considerando válida a Lei de Raoult modificada calcule a P e yi para T31815 K e x1025 b P e xi para T31815 K e y1060 c a pressão azeotrópica e a composição azeotrópica para T31815K Resposta a 735 kPa y10282 b 6289 kPa x108169c 737 kPa x10324 5 Prove que em um sistema em equilíbrio líquido vapor descrito pela Lei de Raoult não pode existir um azeótropo 6 Um sistema binário formado pelas espécies 1 e 2 é constituído por fases líquidas e vapor em equilíbrio na temperatura T para a qual 𝑙𝑛𝛾1 18𝑥2 2 𝑙𝑛𝛾2 18𝑥1 2 𝑃1 𝑠𝑎𝑡 124 𝑏𝑎𝑟 𝑃2 𝑠𝑎𝑡 089 𝑏𝑎𝑟 Considerando válida a Lei de Raoult modificada e fração molar de líquido x1065 responda as seguintes perguntas a Quais são a pressão e a fração molar y1 b Em que faixa de valores da fração molar global z1 esse sistema bifásico pode existir nessas condições Resposta a 1671 kPa y1060 b 06 z 065 7 O sistema acetona 1acetonitrila 2nitrometano3 a 80 C e 110 kPa tem a composição global z1045 z2035 z3020 Considerando que a lei de Raoult é apropriada para esse sistema de determine lv xi e yi As pressões de vapor das espécies puras a 80 C são P1sat19575 P2sat9784 P3sat5032 kPa Resposta v07364 mol l0236 mol y105087 y203389 y301524 8 Um fluxo de alimentação de um líquido comprimido que contém uma mistura equimolar de npentano e de nhexano flui na vazão F para dentro de uma unidade flash No estado estacionário 333 do fluxo de alimentação são vaporizados e saem do tanque como um fluxo de vapor com uma vazão V O restante sai como líquido com vazão L Se a temperatura de flash é 20 C qual é a pressão necessária Quais são as composições dos fluxos de saída do líquido e do vapor Admita comportamento de gás ideal no vapor e de solução ideal no líquido Resposta 3242 kPa y1070