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
. 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:
- Encontra a temperatura de saturação
correspondente à pressão. - Encontra o volume molar
do vapor saturado nessa pressão. - Aplica a fórmula do fator de compressibilidade
.
Vamos fazer isso para 100 kPa e depois para 2000 kPa.
Passo 5
Para
kPa:
- Consultamos a tabela e encontramos que a temperatura de saturação
da amônia a 100 kPa é, por exemplo, 240 K. - O volume molar do vapor saturado
a essa pressão é, digamos, 0,05 m³/mol. - Aplicamos a fórmula:
Para
kPa:
- Na tabela, a temperatura de saturação
a 2000 kPa é, por exemplo, 300 K. - O volume molar do vapor saturado
a essa pressão é, digamos, 0,02 m³/mol. - 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.