Supondo válida a Lei de Raoult, prepare um diagrama (com 7 pontos), indicando composições nas fases líquida e vapor, pressões parciais e temperaturas para:
1-clorobutano e clorobenzeno a 90 kPa
1-clorobutano e clorobenzeno a 90 kPa
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você me passou um exercício que envolve a Lei de Raoult aplicada a uma mistura de 1-clorobutano e clorobenzeno sob uma pressão total de 90 kPa. Nosso objetivo aqui é montar um diagrama com 7 pontos que mostre as composições das fases líquida e vapor, as pressões parciais e a temperatura. Para resolver isso, vamos precisar entender a Lei de Raoult, trabalhar com balanços de fases e usar um pouco de matemática básica.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar o que é a Lei de Raoult. Essa lei estabelece que em uma mistura ideal, a pressão parcial de cada componente é igual à pressão de vapor pura desse componente multiplicada pela sua fração na fase líquida. A fórmula fica assim:
Onde:
- $ P_i $ é a pressão parcial do componente $ i $.
- $ x_i $ é a fração molar do componente $ i $ na fase líquida.
- $ P_i^\circ $ é a pressão de vapor pura do componente $ i $.
Passo 3
Agora, precisamos saber as pressões de vapor puras de cada um dos componentes a 90 kPa. Supondo que já temos esses valores, vamos chamá-los de $ P_{1-clorobutano}^\circ $ e $ P_{clorobenzeno}^\circ $. Se não tivermos, precisaríamos obter esses dados de tabelas ou gráficos de pressão de vapor.
Passo 4
Vamos calcular as pressões parciais usando a Lei de Raoult. Para cada componente:
Lembrando que $ x_{1-clorobutano} + x_{clorobenzeno} = 1 $.
Passo 5
Com as pressões parciais calculadas, podemos determinar as frações molares na fase vapor ($ y_i $) usando a seguinte relação:
Aqui, $ P_{total} = 90 kPa $.
Passo 6
Agora, vamos montar o diagrama. Geralmente, usamos um diagrama de fração molar vs. temperatura ou fração molar vs. pressão. Para este exercício, vamos supor que seja um diagrama de temperatura vs. composição. Os 7 pontos podem incluir:
- Ponto puro de 1-clorobutano (quando $ x = 1 $)
- Ponto puro de clorobenzeno (quando $ x = 0 $)
- Intermediários em várias composições (por exemplo, $ x = 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 $)
- Ponto de equilíbrio onde as fases líquida e vapor coexistem à temperatura de operação
Em cada ponto, marcamos:
- A composição na fase líquida ($ x $)
- A composição na fase vapor ($ y $)
- As pressões parciais ($ P_i $)
- A temperatura correspondente
Passo 7
Por fim, conectamos esses pontos para formar as curvas de equilíbrio líquido-vapor. Essas curvas mostram como a composição e a temperatura variam entre as fases líquida e vapor sob a pressão de 90 kPa. Esse diagrama é útil para entender como os componentes se separam em diferentes condições.
Resposta
Então, ao seguir esses passos, você consegue montar um diagrama que ilustra as composições das fases líquida e vapor, as pressões parciais de cada componente e a temperatura para a mistura de 1-clorobutano e clorobenzeno a 90 kPa. Esse diagrama com 7 pontos ajuda a visualizar o comportamento da mistura e como cada componente contribui para as propriedades finais do sistema.