Enunciado

31 Tomou-se, num certo ponto de um processo de gaseificação de carvão, uma amostra do gás e esta foi armazenada num cilindro com volume interno igual a 1 litro. A análise da mistura forneceu os seguintes resultados:

Determine:

  1. A composição da mistura na base molar.
  2. A massa da amostra no cilindro a 100 kPa e 20°C.
  3. A quantidade de calor necessária para aquecer a amostra, a volume constante, desde o estado incial até 100 °C.

Passo 1

Eaeee... vamos fazer mais uma questão juntos?

Nessa vamos usar a equação que relaciona a fração molar com a fração mássica:

y i = c i M i ∑ c j M j = c i M i M m i s t

E da massa molecular da mistura:

M m i s t = 1 ∑ c j M j

Do R da mistura:

R m i s t = R - M m i s t

Também a lei dos gases:

P t o t V t o t = m R m i s t T

E o C V 0 da mistura:

C V 0 m i s t = ∑ c i C V 0 i

E pra achar a quantidade de calor usamos a equação da energia:

m u 2 - u 1 = Q - W

Como o trabalho é nulo e usando a relação:

Q = m C V 0 m i s t T 2 - T 1

Passo 2

Vamos pegar todos os dados na tabela A.5.

E Vamos começar calculando:

∑ c j M j = 0,02 2,016 + 0,45 28,01 + 0,28 44,01 + 0,25 28,013

∑ c j M j = 0,041268

Calculando a massa molecular da mistura:

M m i s t = 1 ∑ c j M j

M m i s t = 24,232

E calculando as frações moleculares:

y H 2 = 0,02 2,016 × 24,232

y H 2 = 0,2404

y C O = 0,45 28,01 × 24,232

y C O = 0,3893

y C O 2 = 0,28 44,01 × 24,232

y C O 2 = 0,1542

y N 2 = 0,25 28,013 × 24,232

y N 2 = 0,2161

Passo 3

Calculando R da mistura:

R m i s t = R - M m i s t

R m i s t = 8,3145 24,232

R m i s t = 0,34312

Calculando a massa:

P t o t V t o t = m R m i s t T

100 × 0,001 = m × 0,34312 × 293,15

m = 9,942 × 10 - 4   k g

Calculando o C V :

C V 0 m i s t = ∑ c i C V 0 i

C V 0 m i s t = 0,9056

E pra achar a transferência de calor:

Q = m C V 0 m i s t T 2 - T 1

Q = 0,0720   k J

Resposta

y H 2 = 0,2404

y C O = 0,3893

y C O 2 = 0,1542

y N 2 = 0,2161

m = 9,942 × 10 - 4   k g

Q = 0,0720   k J

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