Qual é a temperatura final em um trocador de calor com escoamento em regime estacionário, aproximadamente a pressão atmosférica, nos seguintes casos:
Quando 800 kJ de calor é adicionado a 10 mols de etileno, inicialmente a 200^circ C ?

Passo 1

O enunciado dá um escoamento estacionário de etileno a aproximadamente 1 atm, com n=10 mol inicialmente a 200^circC. Sobre esse fluxo é fornecido Q=800 kJ de calor, em pressão constante, e pede-se a temperatura final T2. O conteúdo que vamos usar é o balanço de energia em regime estacionário sob pressão constante (variação de entalpia) e a hipótese de gás ideal com capacidade calorífica molar cp aproximadamente constante.

Passo 2

Em escoamento estacionário e pressão constante, o calor fornecido iguala a variação de entalpia do fluxo. Como a entalpia de um gás ideal é h = cp,T, temos
Q = De<a H = n,cp,(T2 - T1)

Passo 3

Adotamos etileno como gás ideal com cp quase constante. A título de tabela, usamos
cp approx 52;J/(molcdot K)
Convertendo Q para joules: Q = 800 kJ = 8,0times10^5 J.

Passo 4

Isolando De<a T = T2 - T1:
De<a T = Qn,cp = 8,0times10^5;J10;mol;times 52;J/(molcdot K) approx 1,54times10^3;K

Passo 5

A temperatura inicial T1 em Kelvin é
T1 = 200^circC + 273,15 = 473,15;K
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T2 = T1 + De<a T approx 473,15 + 1,54times10^3 = 2,01times10^3;K
Convertendo de volta para Celsius:
T2 approx 2,01times10^3;-;273,15 approx 1,74times10^3,^circC

Resposta

Aproximadamente T2 approx 2,0times10^3 K, ou seja, cerca de 1,7times10^3,^circC.

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