Para o sistema etil etanoato(1)/n-heptano(2) a
,
-
.
-
.
Considerando que a Eq. (10.5) é válida,
Qual é a composição e qual é a pressão no azeótropo para
?
Considerando que a Eq. (10.5) é válida,
Qual é a composição e qual é a pressão no azeótropo para
Passo 1
Beleza, vamos resolver um exercício de equilíbrio líquido-vapor (ELV) envolvendo um sistema azeotrópico composto por etil etanoato e n-heptano a uma temperatura de 343,15 K. Para isso, vamos precisar usar as informações sobre os coeficientes de atividade (
e
) e as pressões de saturação (
e
) fornecidas. Nosso objetivo é encontrar a composição e a pressão no azeótropo a essa temperatura.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que em um azeótropo, a composição do líquido e do vapor é igual, ou seja,
e
. Isso significa que o ponto azeotrópico ocorre quando a mistura ferve sem alterar sua composição.
Passo 3
A equação de equilíbrio para cada componente no azeótropo pode ser escrita com base na Lei de Raoult modificada pelos coeficientes de atividade:
Como
e
, podemos reescrever essas equações como:
Passo 4
Podemos dividir as duas equações para eliminar
:
Simplificando, obtemos:
Passo 5
Sabemos que
e
. Vamos substituir esses valores na equação:
Passo 6
Tomando o logaritmo natural de ambos os lados para facilitar o cálculo:
Passo 7
Sabemos que
, então podemos expressar
. Vamos substituir na equação:
Passo 8
Agora, vamos resolver para
:
Simplificando:
Cancelando
dos dois lados:
Passo 9
Isolando
:
Calculando os valores numéricos:
Passo 10
Agora, encontramos
, então
.
Passo 11
Para encontrar a pressão no azeótropo, usamos a equação de equilíbrio. Podemos usar uma das equações originais:
Calculando
e
:
Substituindo na equação da pressão:
Calculando:
Resposta
No azeótropo a 343,15 K, a composição é aproximadamente 85,8% de etil etanoato e 14,2% de n-heptano, com uma pressão total de aproximadamente 81,07 kPa.