(Felder, p. 422, q. 11) O gás cloro deve ser aquecido de
e 1 atm até
.
a) Calcule a entrada de calor ( kW ) necessária para aquecer uma corrente do gás escoando a 15,0 kmol/s a pressão constante. R: 31776 kW .
b) Calcule a entrada de calor (kJ) necessária para elevar a temperatura de
de cloro em um vaso rígido fechado desde
e 1 atm até
. (Sugestão: Avalie
diretamente do resultado do último cálculo, de forma que você não tenha que fazer uma outra integração.) Qual é o significado físico da diferença numérica entre os valores calculados nas Partes (a) e (b)? R: 24300 kJ . Discussão adicional por conta do (a) discente.
a) Calcule a entrada de calor ( kW ) necessária para aquecer uma corrente do gás escoando a 15,0 kmol/s a pressão constante. R: 31776 kW .
b) Calcule a entrada de calor (kJ) necessária para elevar a temperatura de
Passo 1
O enunciado pede para aquecer gás cloro, tratado como gás ideal, de
até
.
Parte (a) é um aquecimento a pressão constante de uma corrente de , e queremos a taxa de calor
em kW.
Parte (b) é o aquecimento de em vaso rígido (volume constante), e queremos o calor
em kJ.
Vamos usar para gás ideal:
– Em pressão constante .
– Em volume constante .
Também lembraremos que .
Parte (a) é um aquecimento a pressão constante de uma corrente de
Parte (b) é o aquecimento de
Vamos usar para gás ideal:
– Em pressão constante
– Em volume constante
Também lembraremos que
Passo 2
Converter temperaturas para Kelvin e calcular
:
Constantes molares:
,
.
Passo 3
Para a Parte (a), assumimos
aproximadamente constante no intervalo.
Usamos o valor médio
Usamos o valor médio
(obtido de tabelas ou invertendo o resultado conhecido).
Então
Então
Passo 4
Para a Parte (b), vaso rígido implica
e
Como são
,
Passo 5
A diferença numérica entre
da Parte (a) e
da Parte (b) é exatamente o trabalho de expansão realizado a pressão constante,
presente em (a) e ausente em (b).
Resposta
Parte (a):
Parte (b):
A diferença numérica corresponde ao trabalho de expansão realizado na Parte (a) e nulo na Parte (b).
Parte (b):
A diferença numérica corresponde ao trabalho de expansão