Calcule a quantidade de calor trocada com as vizinhanças quando
de etanol são misturados isotermicamente com
de água a
bar. R: - 400 kJ .
Passo 1
Beleza, então o problema diz: “Calcule o calor trocado (Q) quando 9,2 kg de etanol são misturados isotermicamente com 14,4 kg de água a 323,15 K e 4 bar.”
Conteúdo envolvido: termodinâmica de mistura, entalpia de mistura a T e P constantes.
O que precisamos saber/buscar:
Conteúdo envolvido: termodinâmica de mistura, entalpia de mistura a T e P constantes.
O que precisamos saber/buscar:
- Que em processo isotérmico e isobárico o calor trocado Q é igual à entalpia de mistura ΔH_mix.
- Converter as massas em mols (para relacionar com dados de entalpia molar de mistura).
- Valor da entalpia de mistura (ΔH_mix) da mistura etanol–água a 323,15 K (vem de tabela ou dado de problema).
Passo 2
Entalpia de mistura ΔH_mix é a diferença entre a entalpia da solução e a soma das entalpias dos componentes puros antes da mistura.
Em processo isotérmico e isobárico vale:
Em processo isotérmico e isobárico vale:
Ou seja, para achar o calor trocado, basta achar ΔH_mix da mistura etanol+água.
Passo 3
Vamos converter as massas em mols para depois usar o valor molar de ΔH_mix:
– Etanol (massa molar ):
– Etanol (massa molar
– Água (
):
Total de mistura:
Passo 4
Agora precisamos do valor da entalpia de mistura por mol de solução a 323,15 K.
De acordo com tabelas termodinâmicas para etanol+água nessa temperatura, tem-se aproximadamente:
De acordo com tabelas termodinâmicas para etanol+água nessa temperatura, tem-se aproximadamente:
(esse valor é extraído de tabelas de entalpia de mistura; é negativo porque a mistura libera calor, ou seja, é exotérmica).
Passo 5
Como temos 1,000 kmol de mistura e
, o calor trocado é:
Resposta
O calor trocado com as vizinhanças é de
.