Uma massa de 0,5 kg de amônia gasosa é armazenada em um vaso com 0,03 m^3, imerso em um banho, a uma temperatura constante de 65^circ C. Calcule a pressão do gás, usando as 2 opções abaixo.
R da N3=0,4882 kJ / kg *K; N3=17 g / mol ; omega=0,250 ; Tc=405,5 K ; Pc=11,35 MPa
Observação: utilize apenas uma casa decimal para Tr, B^0, B^prime e B^wed>=, mas 5 casas para B
(a) Equação do gás ideal
Resp.: 2751,4 KPa
(b) A correlação generalizada de Pitzer para o segundo coeficiente do tipo virial
Resp.: 2342,6 KPa
P vR T=1+B PR T B=B R TcPc B=B^0+omega B^prime B^0=0,083-0,422TR^1,6 B^prime prime=0,139-0,172TR^4,2
(c) Nas condições fornecidas, dados experimentais indicam que a P é igual a 2382 KPa . Em relação aos dados experimentais, qual das duas respostas está mais próxima do real?

Passo 1

O enunciado fornece uma massa m=0,5 kg de amônia armazenada em um volume V=0,03 m^3, imersa num banho a T=65^circC. Precisamos calcular a pressão do gás por:
  1. equação do gás ideal;
  2. correlação de Pitzer para o segundo coeficiente do tipo virial.
    Dados: constante específica R=0,4882 kJ/kg,K, fator cáustico omega=0,250, temperatura crítica Tc=405,5 K, pressão crítica Pc=11,35 MPa.

Passo 2

Cálculo pela equação do gás ideal
Pideal ;=;m,R,TV,
Convertendo T para Kelvin:
T = 65 + 273,15 = 338,15 K
Logo,
Pideal =0,5cdot0,4882cdot338,150,03 approx2751,4 kPa

Passo 3

Cálculo pela correlação generalizada de Pitzer
  1. reduzida de temperatura
Tr = TTc = 338,15405,5 approx0,8(uma casa decimal)
  1. coeficientes dimensionless
B^0 = 0,083 ;-;0,422Tr^1,6 =0,083-0,4220,8^1,6 approx-0,5,
B' = 0,139 ;-;0,172Tr^4,2 =0,139-0,1720,8^4,2 approx-0,3
  1. fator cáustico
hat B = B^0 + omega,B' = -0,5 + 0,25times(-0,3) = -0,575 approx -0,6(uma casa decimal)
  1. segundo coeficiente do tipo virial
B = hat B ,R,TcPc = -0,6 times 0,4882 times 405,511,350 approx -0,01047 m^3/kg (cinco casas decimais)

Passo 4

Cálculo da pressão corrigida pelo segundo coeficiente do tipo virial
A equação rearranjada é
P = R,Tv - B,
onde v = V/m = 0,03/0,5 = 0,06 m^3/kg.
Logo,
Pvirial = 0,4882cdot338,150,06 - (-0,01047) approx2342,6 kPa

Passo 5

Comparando com o valor experimental Pexp=2382 kPa:
lvert Pideal-Pexprvertapprox369 kPa
lvert Pvirial-Pexprvertapprox39 kPa
Portanto, a correlação pelo segundo coeficiente do tipo virial está muito mais próxima do valor experimental.

Resposta

(a) 2751,4 kPa
(b) 2342,6 kPa
(c) A correlação de Pitzer (virial) está mais próxima do valor experimental.

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