A temperatura atingida quando duas correntes de fluido de temperaturas e/ou composições diferentes são misturadas adiabaticamente é denominada de temperatura de mistura adiabática. Calcule a temperatura de mistura adiabática para os seguintes casos:
Massas iguais de soluções aquosas contendo 10 % em massa de ácido sulfúrico a 20^circ C e 60 % em massa a 0 ^circ C são misturadas.

Passo 1

O enunciado pede a temperatura de mistura adiabática ao misturar massas iguais de duas soluções aquosas de ácido sulfúrico: uma de 10% em massa a 20^circC e outra de 60% em massa a 0^circC. O conteúdo principal é o balanço de energia em mistura adiabática, onde não há troca de calor com o meio, e portanto a soma das entalpias iniciais deve igualar a entalpia final da mistura.

Passo 2

Calcular a composição final em ácido sulfúrico. Chamando cada massa de solução de m, temos ácido total
mcdot0,10 ;+; mcdot0,60 ;=; 0,70,m
e massa total da mistura 2,m. Logo a fração mássica final é
xH2SO4,f ;=;0,70,m2,m ;=;0,35(ou 35%)

Passo 3

Escrever o balanço de entalpia adiabática:
m,hl(0,10,;20^circCr);+;m,hl(0,60,;0^circCr) ;=; 2,m,hl(0,35,;Tmixr)
onde h(c,T) é a entalpia específica da solução de concentração c e temperatura T.

Passo 4

Para encontrar numericamente Tmix é imprescindível dispor de dados termodinâmicos (tabelas de entalpia ou capacidades térmicas e entalpia de mistura) das soluções de ácido sulfúrico a várias concentrações e temperaturas. Sem esses dados, não há como avaliar as funções h(c,T) e, portanto, não é possível calcular o valor de Tmix.

Resposta

Não é possível determinar numericamente a temperatura de mistura adiabática pois faltam os dados de entalpia (ou capacidades caloríficas e entalpia de mistura) das soluções de ácido sulfúrico nas concentrações e temperaturas indicadas.

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