Um engenheiro metalúrgico precisa fazer um projeto para a calcinação de certo carbonato, e ele necessita saber algumas informações básicas. Há disponível um forno com aquecimento a gás natural. Determine:
(i) a entalpia de calcinação.
(ii) a temperatura industrial de calcinação
(iii) quantas toneladas de carbonato podem ser calcinadas com a combustão de
de gás natural.
Dados:
900
1.300
487
563.775
(i) a entalpia de calcinação.
(ii) a temperatura industrial de calcinação
(iii) quantas toneladas de carbonato podem ser calcinadas com a combustão de
Dados:
|
900 | 1.300 |
|
487 | 563.775 |
Passo 1
O enunciado trata da calcinação de carbonato de cálcio, cuja reação é
Precisamos de três coisas:
- a entalpia padrão de calcinação
usando os dados de pressão de C em equilíbrio a duas temperaturas; - a temperatura industrial de calcinação, que é aquela em que a pressão parcial de C
na fornalha (vinda da combustão do gás natural) iguala a pressão de equilíbrio; - a massa de
que pode ser calcinada com ,N de gás natural, assumindo valor típico de poder calorífico.
Passo 2
Aplicamos a forma integrada da equação de Clausius–Clapeyron para o gás
,
onde
,K,
,Pa e
,K,
,Pa.
Com ,
o
¹, primeiro calculemos
Com
Então
Passo 3
Na combustão estequiométrica de metano em ar temos, por mol de
, 1 mol de
, 2 mol de
e
,mol de
, totalizando 10,52 mol de gases. A fração molar de
é
logo a pressão parcial em 1 atm é
Usando novamente Clausius–Clapeyron em relação ao ponto
:
Isto dá
e portanto
Passo 4
Assumindo poder calorífico inferior típico do gás natural de
,M
³, a energia disponível por
,N
é
A quantidade de mols de
cuja calcinação requer
,
o
¹ é
Como a massa molar de
é
,
o
¹, a massa calcinada é
Resposta
(i)
,
o
¹.
(ii) ,K (
C).
(iii) Cerca de t de
por
,N
de gás natural.
(ii)
(iii) Cerca de