À 570 K , a pressão de saturação da água é igual a
. O volume do vapor saturado reportado é de
e o volume do líquido saturado reportado é igual a
.
Das equações cúbicas apresentadas, qual você escolheria? Você só pode escolher uma equação para calcular simultaneamente os valores dos volumes molares. Justifique.
Das equações cúbicas apresentadas, qual você escolheria? Você só pode escolher uma equação para calcular simultaneamente os valores dos volumes molares. Justifique.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que, a 570 K, a pressão de saturação da água é 8,2132 MPa. Os volumes molares reportados são
O conteúdo aqui é Equação de Estado cúbica (EoS) para prever volumes em equilíbrio líquido–vapor. Para resolver, a gente vai precisar conhecer a forma geral das EoS cúbicas, os parâmetros
e
, e a função de temperatura
.
Passo 2
Primeiro, lembra que toda EoS cúbica pode ser escrita como
onde
são constantes específicas de cada modelo. A gente transforma isso numa equação para o fator de compressibilidade
e resolve um polinômio de 3ª ordem em
. As três raízes correspondem a uma fase líquida, uma fase de vapor e uma raiz “fantasma”.
Passo 3
As opções comuns são:
- Van der Waals (muito simples, erra forte volume líquido)
- Redlich–Kwong (melhora o vapor, mas ainda erra bastante o líquido)
- Soave–Redlich–Kwong (introduz
, melhor para vapor, líquido ainda não ótimo) - Peng–Robinson (também tem
ajustada, equilibra melhor líquido e vapor)
Passo 4
Pra calcular simultaneamente volumes de vapor e de líquido com boa precisão, o pessoal costuma usar a EoS de Peng–Robinson. Ela tem forma
com
Ela é famosa por acertar melhor o volume líquido (graças ao termo
calibrado) sem perder muito no vapor.
Resposta
Eu escolheria a Equação de Estado de Peng–Robinson, porque ela dá um equilíbrio consistente entre a predição de volumes do vapor saturado e do líquido saturado, usando só uma equação cúbica e um conjunto de parâmetros.