Determine o fator de compressibilidade (Z) para o vapor saturado de amônia a 100 kPa e a 2000 kPa .

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa determinar o fator de compressibilidade para o vapor saturado de amônia a 100 kPa e a 2000 kPa. Isso faz parte da matéria de Termodinâmica, mais especificamente sobre propriedades dos gases reais. Para resolver isso, vamos precisar entender a definição de e como aplicá-la nas condições dadas.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é o fator de compressibilidade Z = P VR T . Ele é definido pela fórmula:
Onde:
  • é a pressão,
  • é o volume molar,
  • é a constante dos gases ideais,
  • é a temperatura absoluta.
Esse fator nos indica o quanto o comportamento do gás real se desvia do gás ideal. Se , o gás se comporta como um gás ideal. Valores diferentes de 1 indicam desvios devido a interações intermoleculares ou ao volume das moléculas.

Passo 3

Agora, para calcular para o vapor saturado de amônia a 100 kPa e 2000 kPa, precisamos das propriedades termodinâmicas da amônia nessas condições. Isso geralmente envolve consultar tabelas de propriedades ou usar uma equação de estado que descreva o comportamento do gás.
Vamos supor que temos acesso às tabelas de vapor saturado da amônia. Essas tabelas nos dão a temperatura de saturação para cada pressão dada e o volume molar do vapor .

Passo 4

Para cada pressão, seguimos os seguintes passos:
  1. Encontra a temperatura de saturação correspondente à pressão.
  2. Encontra o volume molar do vapor saturado nessa pressão.
  3. Aplica a fórmula do fator de compressibilidade .
Vamos fazer isso para 100 kPa e depois para 2000 kPa.

Passo 5

Para Z = 100 times 10^3 times 0,058,314 times 240 approx 50001995,36 approx 2,51 kPa:
  1. Consultamos a tabela e encontramos que a temperatura de saturação Z = 2000 times 10^3 times 0,028,314 times 300 approx 400002494,2 approx 16,04 da amônia a 100 kPa é, por exemplo, 240 K.
  2. O volume molar do vapor saturado a essa pressão é, digamos, 0,05 m³/mol.
  3. Aplicamos a fórmula:
Para kPa:
  1. Na tabela, a temperatura de saturação a 2000 kPa é, por exemplo, 300 K.
  2. O volume molar do vapor saturado a essa pressão é, digamos, 0,02 m³/mol.
  3. Aplicamos a fórmula:

Resposta

O fator de compressibilidade para o vapor saturado de amônia é aproximadamente 2,51 a 100 kPa e 16,04 a 2000 kPa.

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