1 Avaliação Termodinamica Met- Gustavo

Primeira Avaliação de Termodinâmica Metalúrgica 18-03-2013 Gustavo Gonzaga Rodrigues A06144341 1 Calcule o calor de reação Al2O3 + 3C = 3CO + 2Al (processo Hall-Heroult) à 298K, a partir dos seguintes dados: 2Al + 3/2O2 = Al2O3; ΔHº298 = -399600 cal/mol C + ½O2 = CO; ΔHº298 = -27000 cal/mol 2 Calcule a entalpia padrão da reação ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2; a) a 298K b) a 1100K. Cp = a + bT + cT² cal/K.mol ΔHº298 cal/mol a b c ZnS -48200 12.16 0.00124 -136000 O2 0 7.16 0.001 -40000 ZnO -83200 11.71 0.00122 -218000 SO2 -70950 10.38 0.00254 -142000 3 Calcule o calor associado à dissolução de 20g de Si líquido (a 1600°C) em 980g de Fe líquido (também a 1600°C). 4 Considerando que não haja perda de calor na questão do exercício 5, calcule a temperatura aproximada do banho metálico após a dissolução. Para simplificar o cálculo, considere apenas o Fe do banho (1000g de Fe), cujo Cp(Fe) = 10 cal mol⁻¹ K⁻¹. 5 Calcule a entalpia de fusão do Ag a 1173K, a partir das seguintes informações: Temperatura de fusão da prata (equilíbrio) 1234 K; entalpia de fusão ΔHf = 2,69 kcal/mol; Cp(θ ao l) = 7,3 cal/mol . K; Cp(θ ao l) = 5 cal/mol . K. Gustavo Gonzaga Rodrigues A06144341 1. 2Al + 3/2O2 = Al2O3 ΔHº298 = -399600 cal/mol C + 1/2O2 = CO ΔHº298 = -27000 cal/mol Al2O3 = 2Al + 3/2O2 ΔHº298 = 399600 cal/mol 3C + 3/2O2 = 3CO ΔHº298 = 3*(-27000) = -81000 cal/mol Al2O3 + 3C = 2Al + 3CO ΔHº298 = 318600 cal/mol 2. ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2 a) Produtos - Reagentes ΔHº298 = [2*(-83200) + 2*(-70950)] - [-2*(-48200) + 3*0] ΔHº298 = -166400 -141900 + 96400 ΔHº298 = -211900 cal/mol b) 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2 1100 K 2ZnS + 3O2 = 2ZnO + 2SO2 ΔH1 = ∫Cp(ZnS)dt = ∫(12,16 + 0,00124*T - 136000.10⁶/T²)dt ΔH1 = 12,16*T + 6,2.10⁻⁵/T² + 136000.10⁶ ΔH1 = [12,16*298 + 6,2.10⁻⁵*(298) + 136000.10⁶/298] - [12,16*1100 + 6,2.10⁻⁵/1100 + 1360000.10⁵/1100] ΔH1 = 133000.10⁵/1100 = (3,22*6,8*0,0055 + 45,6.410⁻⁶ ) - (13374.0,7502 + 12,36.10⁵) = 66,56.10⁶ cal/mol ΔH2 = ∫Cp(O2)dt = (7,16 + 0,001.10⁻² *T - 4000.10⁶*T + dt) ΔH2 = 7,16 + 5.10⁻²*T - 4000.10⁶*10.T ΔH2 = (7,16*289 + 5,16.10⁻⁷*(1100) + 45.10⁻² . 1100) + 7906 + 0,605 * 105/1100 = (2133,68 + 0,44 + 134.2.10⁶) - (7870 . 0,605 + 3,64.105) = 9,77.10⁶ * 3 = 29,31.10⁶ cal/mol AH4 - AH3 + ADH2 + CFH2 + 4H2 + SH2 = [280 + 3798,0112o1, od(-:01, \289 + 798,011, (e^) (os)JJ]=ES 139, ESR be] -[100TT/ 20100$18£] + 50T(01,01001) J (101,36000. e)/ 5 = (0.138. 01,01,792.014,0010,40+13X [2.40,112 + 4 +18V + 279)y (/ rs) = (20.8 (+41.8+ 544)0.5 (1,282,01,15,v,10) = 201,9 + a47,12 X [7+474,47,014] -2.34(1 20+] +0.1 AE And-h, 14.H,(—24, o] -10536,41q-44,w, (3 -ansZ. 0 mea o)(N°2.=+. St 82101+ 1421.4001. Xse = 0,0 AH SAE = -31400 cal/mol X Se = 0.7 AHSe = x X Se - 0,1 AHSe se SA , 1 , AHSe = 1 AHT = 0 0.04 X 1 = AH cat 50 -22897+ 90.1 o + 307, 100 0,00 //, = 4 y cal/mol X Fe = ,32 .009 K ret bt']//A()\ Home .\ dae Y Ot 9020, //fi = \ (//requad/0ue) 5N\.184000374082186275 10 Totte for, ~]4.30 P\ /n01 C \ PTT \ \forie, 204/a 4 P510 .voe redeced tegen\ T = 169.97 90 • 19 \X\ = - 2019 \4 \3 9:6. alla vib 69 \33 = -2,092 Kce nod g(ite K \ * Maria \ Auka \ Pallo \ microsoft \ wis. z = 302 + 506 - 2060 + 2 4452 = *** \5+ -2037 125-4) + “150 + 289* + [4*98,* &23475. e} eyk → MD] \-\EM 1473 ]120p s)*} -. \- — 20nir ni \] (1,) DJH E HR \ ( 273 ~ ] 7 VS) \| 10I(av,}/N\ (\ AP) Fligh \ 1273N/ (047s0 \ 347) [ART er 121 Han.”} Gustavo Gonzaga Rodrigues A06144341 Segunda avaliação de Termodinâmica Metalúrgica Engenharia Metalúrgica 06-05-2013 1 — Obtenha uma expressão para o calcula da variação de energia livre padrão da reação CaO+CO2= CaCO3 em função da temperatura. CP = a + bT + cT2 J/k.mol bx103 cx105 AH298 J/mol S298 J/mol CaO -634920 39,75 49,62 4,51 -6,95 CO2 -393510 213,5 44,14 9,04 -8,54 CaCO3 -1206600 88,70 99,55 27,14 -21,48 2 — Obtenha a expressão de AG° em função da temperatura para a reação Zn(l)+1/2O2(g)= ZnO(s) a partir dos seguintes dados: Zn(g)+1/2O2(g)= ZnO(s) AG°= -83100 + 23,57 T cal/mol T(zn) = 693 K AH°f(zn(l)) = 1740 cal/mol 3 — a) Considerando a reação CH4(g)+ H2O(g) = 3H2(g)+ CO(g) a 800 K, determinar em que sentido ocorrerá a transformação quando o gás tiver a seguinte composição inicial (pressão total: 1 atm): 50% CH4, 10% H2O, 10%H2 30%CO (porcentagens em volume). São dados: AG° = A + BT cal/mol A B H2(g)+1/2O2(g)= H2O(g) -59274 13,25 C(s) + 1/2 O2(g)= CO(g) -62816 -21,03 C + 2H2 = CH4 -19981 25,22 b) Determinar em qual temperatura a composição dada será igual à composição de equilíbrio do gás. c) Com base no Princípio de Le Châtelier, explique o efeito do aumento da temperatura e o efeito do aumento da pressão no equilíbrio da reação CH4(g)+ H2O(g) = 3H2(g)+ CO(g). 4 — Assumindo que as ligas de Sn e Cu sejam misturas aleatórias de átomos de cobre e estanho, calcule a variação de entropia quando a liga é formada a partir de 10g de estanho e 100g de Cu. Os pesos atômicos do Cu e do Sn são, respectivamente, 63,55 e 118,69. 5 — A entalpia padrão de formação do HgO sólido a 298K (AH°298) é de -21560 cal/mol. As entropias padrão do HgO sólido, Hg líquido e do O2 gás, a 298K, são, respectivamente: 17,5 cal mol-1 k-1, 18,5 cal mol-1 k-1, 49,0 cal mol-1 k-1. Assumindo que AH° e AS° sejam independentes da temperatura, calcule a temperatura na qual o HgO sólido se dissocia em Hg líquido e O2 gasoso. Gustavo Gonzaga Rodrigues A06144341 1 - CaO + CO2 = CaCO3 298K CaO + CO2 = CaCO3 T AH298 = -1206600 - [- 393510 - 634920 ] AH298 = - 178170 J/mol AS298 = 88,7 - [ 39,75 + 213,51 ] AS298 = - 164,56 J / mol. K 2- Zn(l) + 1/2 O2(g) = ZnO(s) Zn(l) + 1/2O2(g) = ZnO(s) Zn(l) = Zn(s) Zn(l) +1/2O2(g) = ZnO(s) AG° = 1740 - 2,51T 693 DS = 1740 = 2,51 AG°= -83100 + 23,57T AG°= -1740 + 2,51 T AG°= - 84940 + 26,08T 3 - Inicial Final CH4 0,5 0,5 - x H2O 0,1 0,1 - x H2 0,1 0,1 + 3 x CO 0,3 0,3 + x 1 + 2 x { H2O(l) = H2(g)+1/2O2(g) C(s)+ 1/2O2(g) = CO(g) CH4 = C + 2H2 H2O+CH4=3H2 + CO AG°= - 59274 - 13,25 T AG°= - 26816 -21,03 T AG°= - 19981 - 25,22T AG°= 52439 - 59,5 T K = exp (-24839) 1,987 .800 K = 0,048 a) Recoger los productos: humedad, inverso, y el enrollado de ensayo. b) AG, 52439 - 594SF AG, 52439 - 594SF 9.6. AG, 5489 cal/mol c) Proceso, nuevo caso, por cualquier a temperatura, aumentando, pues e. f) nan refresco, endógeno, una j) presión, máximo, caso, por cualquier a temperatura, aumentando, por e. CH4 + 2H2O ANÁLISIS AG + 46, RETROALIMENTACION 0 ejercicio te 1: T = 52439 92439 0: 52439 594SF, 564SF 887-3K 125878 888.3K MOLECULAR, PORTENCERO INTENSO no do enrollado, prevision estudio no sencillo Notificacion realizado, AG = 778