- Um sistema dotado de parede rígida, utiliza 250 g de CO2 (dióxido de carbono) gasoso como fluido de trabalho. Em determinado processo o CO2 encontra-se, inicialmente a 110,7 bar e
, sendo aquecido até
. Determine o volume do sistema, em L, e a pressão ao final do processo de aquecimento, em bar, utilizando a teoria dos estados correspondentes via método gráfico. Para a solução solicitada seria aconselhado utilizar o modelo dos gases ideais? Explique.
Passo 1
O enunciado descreve um sistema de parede rígida contendo
g de
. Inicialmente temos
e aquecemos até
Como a parede é rígida, o volume total
é constante. Queremos usar a teoria dos estados correspondentes (gráfico de fatores de compressibilidade
) para achar (
)
e (
)
. No final, perguntam se poderíamos usar o modelo de gás ideal – e por quê.
Passo 2
Calculamos o número de mols e as variáveis reduzidas iniciais.
Massa molar do :
.
Massa molar do
Propriedades críticas do
:
Reduzidas iniciais:
Passo 3
Do gráfico de
vs.\
a
e
obtemos aproximadamente
O volume molar é
onde
. Logo
e o volume total
Passo 4
Para o estado final,
fixa
. Em parede rígida temos
Isolando
:
Como
depende de
por meio de
, usamos iteração gráfica: escolhemos um palpite de
, lemos
no gráfico a
, calculamos
e ajustamos até convergir.
Passo 5
Fazendo essa iteração (gráfico de
para
) obtém-se
Isso mantém
constante e satisfaz o gráfico de
.
Passo 6
Não é aconselhável usar o modelo de gás ideal aqui porque
está em torno de
bar e o fluido está perto das condições críticas, onde o fator de compressibilidade
afasta-se significativamente de
. Se tratássemos como gás ideal (
), teríamos erro de cerca de
–
% no volume e na pressão final.
Resposta
Volume do sistema:
Pressão final:
Não é aconselhável usar o modelo de gás ideal, pois há desvio importante de idealidade nessas condições de alta pressão e temperatura reduzida próxima da crítica.
Pressão final:
Não é aconselhável usar o modelo de gás ideal, pois há desvio importante de idealidade nessas condições de alta pressão e temperatura reduzida próxima da crítica.