Uma corrente de ar a
e 5260 mmHg contém
de água em volume.
a) Calcule o ponto de orvalho e os graus de superaquecimento do ar.
b) Calcule a percentagem do vapor que condensa (saturado) e a composição final da fase gasosa se o gás for resfriado até
a pressão constante
c) Calcule a percentagem de condensação e a composição final da fase gasosa se, em vez de ser resfriado, o gás for comprimido isotermicamente até 8500 mmHg .
a) Calcule o ponto de orvalho e os graus de superaquecimento do ar.
b) Calcule a percentagem do vapor que condensa (saturado) e a composição final da fase gasosa se o gás for resfriado até
c) Calcule a percentagem de condensação e a composição final da fase gasosa se, em vez de ser resfriado, o gás for comprimido isotermicamente até 8500 mmHg .
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica do ar um pouco úmido! O que a questão pede é para a gente calcular o ponto de orvalho e os graus de superaquecimento, além de ver o que acontece quando resfriamos ou comprimimos o ar. Para isso, vamos precisar entender um pouco sobre propriedades do ar úmido, pressão parcial de vapor, e como essas variáveis interagem quando mudamos a temperatura ou a pressão.
Passo 2
Primeiro, vamos entender os dados que temos:
- Temperatura do ar ($ T $):
- Pressão total ($ P $): 5260 mmHg
- Percentual de água no volume do ar: 10%
Isso significa que 10% da pressão total é devido ao vapor de água, e o restante é do ar seco.
Passo 3
Vamos calcular a pressão parcial do vapor de água ($ P_{H_2O} $):
E a pressão do ar seco ($ P_{ar} $) é:
Passo 4
Agora, para encontrar o ponto de orvalho, precisamos saber a temperatura na qual o vapor de água começa a condensar, ou seja, quando a pressão parcial do vapor de água atinge a pressão de saturação nessa temperatura.
Vamos consultar a tabela de vapor de água para
. A pressão de saturação ($ P_{s} $) da água a
é aproximadamente 760 mmHg.
Como a nossa pressão parcial de $ H_2O $ é 526 mmHg, que é menor que a pressão de saturação (760 mmHg), não há condensação nesse ponto, então o ponto de orvalho é menor que
.
Para encontrar o ponto de orvalho, precisamos resolver para a temperatura onde $ P_{s}(T_{orvalho}) = 526 , mmHg $. Consultando a tabela, vemos que isso acontece aproximadamente a
.
Passo 5
Os graus de superaquecimento são a diferença entre a temperatura atual e a temperatura do ponto de orvalho:
Resposta
a) O ponto de orvalho do ar é aproximadamente
e o grau de superaquecimento é de
.
Exercícios relacionados
Uma corrente gasosa consistindo em
de uma mistura
-ar contendo
molar de
é colocada em contato com água líquida em um absorvedor contínuo a
e 1 atm . A análise do líquido que sai do absorvedor mostra que esta corrente contém 2 g
por 100 g de
. Admitindo que as correntes de gás e de líquido que saem do absorvedor estão em equilíbrio a
e 1 atm , calcule a fração de
fornecido que é absorvida pela água e a vazão de água necessária. Dado:
e
mmHg (pressões parciais de equilíbrio).
Cento e cinquenta quilogramas de uma solução aquosa de
a
são resfriados até
, formando cristais de
, que são filtrados e removidos da solução remanescente. A torta úmida de filtro, que contém
em massa de cristais sólidos e 20% solução saturada, passa por um secador no qual a água remanescente é eliminada. Desenhe o diagrama do processo e calcule a fração de
na corrente de alimentação posteriormente recuperada na forma de cristais secos e a quantidade de água que deve ser removida na etapa de secagem. Dica: Pesquise sobre solubilidade e saturação de soluções de sólidos em líquidos. Observe que tanto a solução filtrada quanto o líquido retido na torta de filtro estão em equilíbrio com cristais sólidos de
(saturação).
Um tanque cilíndrico tem uma área de seção transversal de
e é preenchido com água até a altura de 6 ft . Uma válvula é aberta na base do tanque. A vazão de água diminui com a altura de água segundo a expressão:
, onde w é a vazão de água saindo do tanque (
) e z é a altura de água no tanque (ft). Quanto tempo é necessário para que a altura diminua para 2 ft ? (
)
Considere um tanque cilíndrico cheio de um líquido de densidade
, que pode ser drenado por uma saída lateral, através de uma pequena tubulação e uma válvula. Desprezando as perdas por atrito nessa tubulação lateral (incluindo a válvula), calcule o tempo necessário para se esgotar parcialmente o tanque. Considere que a velocidade na saída varia com a altura do nível no tanque através da relação
, e que os diâmetros do tanque e da tubulação são D e d, respectivamente. No início, antes da abertura da válvula, a altura do nível do líquido no tanque era