Calcule o calor necessário para elevar a temperatura de 1 mol de metano de 260 a
em um processo com escoamento em regime estacionário a uma pressão suficientemente pequena de tal forma que o metano possa ser considerado um gás ideal.
Passo 1
Beleza, o enunciado pede o calor necessário para aquecer 1 mol de metano (CH₄) de 260 °C até 600 °C, num escoamento estacionário onde o gás é ideal. O conteúdo aqui é Termodinâmica de gases ideais, mais especificamente a mudança de entalpia ΔH num processo a pressão quase constante. Vamos precisar da relação ΔH = n·Cp·ΔT e de um valor aproximado de Cp molar do metano.
Passo 2
Em gases ideais, a entalpia só depende de temperatura. Então o calor trocado a pressão constante (ou processo de escoamento com p praticamente constante) é
onde
-
= número de mols (1 mol aqui) -
= capacidade térmica molar a pressão constante -
Passo 3
Precisamos transformar as temperaturas em Kelvin:
Logo
Passo 4
Agora, qual Cp usar para o metano? Numa aproximação simples usamos
Isso vale razoavelmente bem no intervalo de 500–900 K.
Passo 5
Basta colocar na fórmula:
Calculando:
Resposta
O calor necessário é aproximadamente