Calcule a pressão de saturação das substâncias nas condições abaixo utilizando a equação de Antoine. Compare o valor com as pressão de saturação da água.
Butano
Butano
Passo 1
Beleza, o enunciado quer que a gente calcule a pressão de saturação do butano a –40 °C usando a equação de Antoine e, em seguida, comparar esse valor com a pressão de saturação da água na mesma temperatura. O conteúdo é de Equilíbrio de Fases (termoflu-dynamics) e vamos precisar:
- da equação de Antoine;
- dos coeficientes A, B e C para o butano e para a água;
- converter o resultado (se for preciso) para uma unidade amigável (bar ou kPa).
Passo 2
Entendendo a teoria:
A equação de Antoine dá a pressão de vapor em função da temperatura (em °C) assim:
A equação de Antoine dá a pressão de vapor em função da temperatura (em °C) assim:
onde
sai normalmente em mmHg. Os coeficientes
,
e
mudam de substância para substância e têm faixa de validade em temperatura.
Passo 3
Escolhendo os coeficientes:
– Para o n-butano (faixa de 217 K a 332.5 K, isto é –56 °C a 59 °C), podemos usar¹:
A = 6.81845, B = 1029.08, C = 233.82
– Para a água (estendido fora da faixa normal só pra comparar), usamos²:
A = 8.07131, B = 1730.63, C = 233.426
– Para o n-butano (faixa de 217 K a 332.5 K, isto é –56 °C a 59 °C), podemos usar¹:
A = 6.81845, B = 1029.08, C = 233.82
– Para a água (estendido fora da faixa normal só pra comparar), usamos²:
A = 8.07131, B = 1730.63, C = 233.426
¹Dados NIST para n-butano
²Coeficientes clássicos de Antoine para água
²Coeficientes clássicos de Antoine para água
Passo 4
Cálculo para o butano a –40 °C:
-
-
– Calculando o denominador:
– Então
– Logo -
- Convertendo para bar:
Passo 5
Cálculo para a água a –40 °C (apenas para comparação rápida):
Resposta
Pressão de saturação do butano a –40 °C:
Pressão de saturação da água a –40 °C (para comparação):
Ou seja, a pressão de vapor do butano é milhares de vezes maior que a da água nessa temperatura, mostrando que o butano é muito mais volátil a –40 °C.