Uma libra-mol de uma mistura com
molares de etanol e
molares de água está a
e a 14,7 psia ( 1,0 atm).
(a) Qual é a entalpia e qual o estado físico da mistura?
(b) Qual a quantidade de calor que deve ser aduzida para elevar a temperatura até
? Qual é o estado final do sistema?
(c) Qual seria a temperatura e qual o estado físico se fossem adicionados ao sistema 20.000 Btu ( 5.040 cal ) de calor?
(a) Qual é a entalpia e qual o estado físico da mistura?
(b) Qual a quantidade de calor que deve ser aduzida para elevar a temperatura até
(c) Qual seria a temperatura e qual o estado físico se fossem adicionados ao sistema 20.000 Btu ( 5.040 cal ) de calor?
Passo 1
O enunciado trata de uma mistura líquida de etanol e água a
e
, na composição de
(molares) de etanol e
(molares) de água, totalizando 1 lb-mol de mistura. Pede-se a entalpia e o estado físico inicial, depois o calor necessário para aquecer até
e o estado final, e finalmente a temperatura e o estado se forem fornecidos
Btu de calor. Para resolver, precisaríamos dos valores de entalpia de líquido (ou capacidades caloríficas) e, na parte de vaporização, dos calores latentes de vaporização da mistura, todos tabelados ou fornecidos em gráficos de equilíbrio vapor-líquido.
Passo 2
Verificamos que o enunciado não fornece nem tabelas nem valores de capacidade calorífica (
) nem calores latentes (
) para etanol, água ou para a mistura. Esses dados são essenciais para calcular:
- A entalpia absoluta ou relativa da mistura líquida a
. - O calor necessário para elevar sua temperatura até
. - O calor de vaporização na eventual mudança de fase.
- A temperatura de equilíbrio para um dado aporte de calor de
Btu.
Passo 3
Sem tabelas ou dados numéricos de propriedades termodinâmicas de etanol-água (capacidades térmicas e entalpias de vaporização), não há como determinar numericamente:
- A entalpia inicial da mistura.
- O calor necessário para o aquecimento até
. - O estado de equilíbrio pós-aquecimento.
- A temperatura final e fração de vapor com
Btu adicionados.
Resposta
Não é possível resolver quantitativamente esta questão pois faltam os dados de propriedades termodinâmicas (capacidades caloríficas e calores latentes) da mistura etanol-água necessários para calcular as entalpias e prever os estados de fase.