Questão 2
A evaporação quimica é uma operação unitária bastante utilizada na indústria de alimentos. Considere as seguintes afirmações:
I. Em evaporadores de múltiplo efeito as pressões do espaço de vapor são decrescentes.
II. Evaporadores são trocadores em que a concentração de sólidos é feita através do deslocamento das moléculas do estado liquido para o estado de vapor.
III. Em evaporadores de múltiplo efeito a temperatura de ebulição da solução de alimentação no segundo evaporador deve ser mais alta que no primeiro.
Estão CORRETAS:
a) I e III;
b) II e III;
c) apenas
;
d) I
II;
e)
:
Questão 3
I. Em evaporadores de múltiplo efeito as pressões do espaço de vapor são decrescentes.
II. Evaporadores são trocadores em que a concentração de sólidos é feita através do deslocamento das moléculas do estado liquido para o estado de vapor.
III. Em evaporadores de múltiplo efeito a temperatura de ebulição da solução de alimentação no segundo evaporador deve ser mais alta que no primeiro.
b) II e III;
c) apenas
d) I
e)
Passo 1
O enunciado dá três afirmações sobre evaporadores e pede quais são corretas. As afirmações são:
I. Em evaporadores de múltiplo efeito as pressões do espaço de vapor são decrescentes.
II. Evaporadores são trocadores em que a concentração de sólidos é feita através do deslocamento das moléculas do estado líquido para o estado de vapor.
III. Em evaporadores de múltiplo efeito a temperatura de ebulição da solução de alimentação no segundo evaporador deve ser mais alta que no primeiro.
As alternativas oferecidas são (resumindo): a) I e III; b) II e III; c) apenas I; d) I e II; e) (formatação estranha, ignoramos pois há uma única correta entre as anteriores).
Passo 2
Entender o que faz um evaporador (aula rápida e prática).
- Um evaporador serve para concentrar uma solução removendo parte do solvente na forma de vapor. Ou seja, retira-se massa na forma de vapor para aumentar a fração de sólidos no líquido restante.
- Isso é feito fornecendo calor à solução: o calor sensível eleva a temperatura até ebulição e o calor latente promove a vaporização. O calor é transferido através de uma superfície — portanto, um evaporador é, na prática, um trocador de calor onde uma das funções é provocar mudança de fase (liquido → vapor).
- Importante: “deslocamento das moléculas do estado líquido para o estado de vapor” é apenas uma descrição informal de vaporização. Então, a ideia de que evaporadores fazem concentração através de vaporização está correta.
Passo 3
Analisando a afirmação II com detalhes (por que é verdadeira).
- Afirmativa II: “Evaporadores são trocadores em que a concentração de sólidos é feita através do deslocamento das moléculas do estado líquido para o estado de vapor.”
- Explicação passo a passo:
- Um trocador de calor transfere energia térmica entre um fluido quente e um fluido frio através de uma superfície.
- No evaporador, a solução a ser concentrada recebe calor (do vapor de aquecimento, de resistência, etc.). Esse calor fornece a energia necessária para que parte do líquido vapore.
- Ao vaporizar o solvente, a massa de sólidos por unidade de volume (ou massa) no líquido remanescente aumenta — isto é concentração.
- Conclusão: II é verdadeira. (Isso é exatamente a função básica de um evaporador.)
Passo 4
O que é um evaporador de múltiplo efeito e como ele opera (explicação didática).
- Em um sistema de múltiplos efeitos temos vários evaporadores em série (efeitos). O vapor gerado num efeito é usado como fonte de calor para o efeito seguinte.
- Para que isso funcione, cada efeito seguinte opera a uma pressão mais baixa que o anterior. Assim, o vapor produzido no efeito
(com temperatura de saturação maior) pode condensar e ceder calor na superfície do efeito , que está a uma pressão mais baixa e, portanto, tem temperatura de ebulição mais baixa. Esse gradiente de temperatura entre o vapor do efeito anterior e o líquido no efeito seguinte é o que permite a transferência de calor sem consumo adicional (ou com menor consumo) de vapor externo. - Em termos simples: usamos o mesmo calor várias vezes descendo a pressão/temperatura em cada etapa — é isso que dá eficiência.
Passo 5
Analisando a afirmação I com base no conceito (por que é verdadeira).
- Afirmativa I: “Em evaporadores de múltiplo efeito as pressões do espaço de vapor são decrescentes.”
- Justificativa:
- Pelo funcionamento descrito no passo anterior, cada efeito subsequente deve ter pressão menor do que o anterior para que o vapor do efeito anterior possa condensar e aquecer o efeito seguinte.
- Formalmente: se
é a pressão do primeiro efeito e a do segundo, tipicamente . - Consequência térmica: como a temperatura de saturação de um fluido aumenta com a pressão, temos
.
- Conclusão: I é verdadeira.
Passo 6
Analisando a afirmação III com atenção (por que é falsa).
- Afirmativa III: “Em evaporadores de múltiplo efeito a temperatura de ebulição da solução de alimentação no segundo evaporador deve ser mais alta que no primeiro.”
- Vamos traduzir isso com as notações: se
é a temperatura de ebulição no primeiro efeito e no segundo, a afirmação diz . - Mas do passo anterior vimos que, por projeto,
. Para um mesmo líquido puro (ou solução), a temperatura de ebulição de saturação é função crescente da pressão: menor pressão → menor temperatura de ebulição. Portanto isto é, , o oposto do que afirma III. - Observação sobre soluções: adicionar soluto eleva a temperatura de ebulição (ebulição é afetada por elevação ebuliométrica), mas essa elevação não inverte a ordem de temperaturas impostas por pressões bem definidas entre efeitos. Em palavras: mesmo que a solução tenha uma T de ebulição ligeiramente maior que o solvente puro à mesma pressão, a diminuição de pressão entre efeitos domina e faz
menor que . - Conclusão: III é falsa.
Passo 7
Resumo lógico e escolha da alternativa correta.
- Verificação final:
- I: verdadeira.
- II: verdadeira.
- III: falsa.
- Portanto as únicas corretas são I e II.
Resposta
d) I e II