Enunciado

A partir de dados das tabelas de vapor:

(a) Determine os valores de G ' e G r para o líquido e o vapor saturados a 1.000 k P a . Esses valores deveriam ser iguais?(b) Determine os valores de Δ H ' ' / T e Δ S h ' a 1.000 k P a . Esses valores deveriam ser iguais?(c) Encontre valores de V R  , H R e S R para o vapor saturado a 1.000 k P a .(d) Estime um valor para d P sat  / d T a 1.000 k P a e utilize a equação de Clapeyron para avaliar Δ S ' v a 1.000 kPa. Esse valor coincide com o valor das tabelas de vapor?

Utilize correlações generalizadas apropriadas para determinar V R , H R e S R para o vapor saturado a 1.000 kPa. Esses valores coincidem com os encontrados no item ( c ) ?

Passo 1

P : = 1000 ⋅ k P a T : = ( 179.88 + 273.15 ) ⋅ K T = 453.03 K

Tabela F2 molwt   : = 18.015 g m m o l

V 1 : = 1.127 ⋅ c m 3 g m V v : = 194.29 ⋅ c m 3 g m Δ V l v : = V v - V 1

H 1 : = 762.605 ⋅ J g m H V : = 2776.2 ⋅ J g m Δ H l v : = H v - H 1

S 1 : = 2.1382 ⋅ J g m ⋅ K S v : = 6.5828 ⋅ J g m ⋅ K Δ S l v : = S V - S 1

Δ V l v = 193.163 c m 3 g m Δ H l v = 2.014 × 10 3 J g m Δ S l v = 4.445 J g m ⋅ K

Δ V l v = 193.163 c m 3 g m Δ H l v = 2.014 × 10 3 J g m Δ S l v = 4.445 J g m ⋅ K

Passo 2

(a) G 1 : = H 1 - T ⋅ S 1 G 1 = - 206.06 J g m G v : = H V - T ⋅ S v G V = - 206.01 J g m

(b) Δ S l v = 4.445 J g m ⋅ K r : = Δ H l v T r = 4.445 J g m ⋅ K

(c) V R : = V V - R  molwt  ⋅ T P V R = - 14.785 c m 3 g m

Para entalpia e entropia, suponha que o vapor a 179,88degC e 1kPa seja um gás ideal. Por interpolação na Tabela F.2 a 1 kPa:

H i g : = 2841.1 ⋅ J g m S i g : = 9.8834 ⋅ J g m ⋅ K P 0 : = 1 ⋅ k P a

A entalpia de um gás ideal é independente da pressão; a entropia depende de P:

H R : = H v - H i g Δ S i g : = - R m o l w t ⋅ l n ⁡ P P 0 Δ S i g = - 3.188 J g m ⋅ K

S R : = S v - s i g + Δ S i g ) H R = - 64.9 J g m S R = - 0.1126 J g m ⋅ K

(d) Assuma ln P vs. 1 / T linear e ajuste três pontos de dados @ 975,1000 e 1050kPa.

Dados: p p : = 975 ) 1000 1050 ⋅ k P a t : = 178.79 179.88 ∣ 182.02 ( d e g ⁡ C ) i : = 1 . . 3

x i : = 1 t i + 273.15 y i : = l n ⁡ p p i k P a Slope   : = s l o p e ⁡ ( x , y ) Slope   = - 4717

d P d T : = - P T 2 ⋅  Slope  ⋅ K d P d T = 22.984 k P a K

Δ S l v : = Δ V l v ⋅ d P d T Δ S l v = 4.44 J g m ⋅ K

Passo 3

Condições reduzidas: ω : = 0.345 T c : = 647.1 ⋅ K P c : = 220.55 ⋅ b a r

T r : = T T c T r = 0.7001 P r : = P P C P r = 0.0453

A correlação generalizada do coeficiente virial é adequada aqui

B 0 ≔ 0.083 - 0.422 T r 1.6 B 0 = - 0.664 B 1 : = 0.139 - 0.172 T r 4.2 B 1 = - 0.63

Por Eqs. (3,61) + (3,62) e (3,63) junto com a Eq. (6,40)

Z : = 1 + B 0 + ω ) ⋅ B 1 ⋅ P r T r Z = 0.943 V R : = R ⋅ T P ⋅ m o l w t ⋅ ( Z - 1 )

H R : = R ⋅ T c m o l w t ⋅ H R B ( T r , d r ) S R : = R m o l w t ⋅ S R B T r , B r , )

V R = - 11.93 c m 3 g m H R = - 43.18 J g m S R = - 0.069 J g m ⋅ K

Resposta

(a) G V = - 206.01 J g m

(b) r = 4.445 J g m ⋅ K

(c)   V R = - 14.785 c m 3 g m H R = - 64.9 J g m S R = - 0.1126 J g m ⋅ K

(d) Δ S l v = 4.44 J g m ⋅ K

V R = - 11.93 c m 3 g m H R = - 43.18 J g m S R = - 0.069 J g m ⋅ K

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