Uma corrente de gás contendo
de etano e
de n-butano em massa é aquecida de 150 para 250 K a uma pressão de 5 bar. Calcular o calor fornecido por kg de mistura, desprezando-se os efeitos de energia cinética e potencial (
).
DICA: Adote uma base de cálculo de
para a corrente de gás de entrada:
DADOS: As entalpias específicas do etano e n-butano são apresentadas no Perry Chemical Engineering Handbook.
-
Etano
-
-butano
- Etano
bar)
- n-butano
bar)
DICA: Adote uma base de cálculo de
DADOS: As entalpias específicas do etano e n-butano são apresentadas no Perry Chemical Engineering Handbook.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para calcular o calor fornecido por quilo de uma mistura de gás que contém 60% de etano e 40% de n-butano em massa. A mistura é aquecida de 150 K para 250 K a uma pressão constante de 5 bar. Para resolver isso, vamos usar o conceito de entalpia, que é uma medida de energia total de um sistema. Precisamos das entalpias específicas do etano e do n-butano nas duas temperaturas dadas para calcular a diferença de energia.
Passo 2
Primeiro, vamos entender que a entalpia total da mistura em cada temperatura é a soma das entalpias dos componentes individuais, ponderadas pela sua fração em massa. Como temos 60% de etano e 40% de n-butano, para uma base de 1 kg de mistura, temos 0,6 kg de etano e 0,4 kg de n-butano.
Passo 3
Vamos calcular a entalpia total na temperatura inicial de 150 K. Usamos os valores fornecidos:
Multiplicamos cada entalpia pela sua fração em massa:
Passo 4
Agora, calculamos a entalpia total na temperatura final de 250 K usando os valores fornecidos:
Multiplicamos cada entalpia pela sua fração em massa:
Passo 5
Para encontrar o calor fornecido à mistura, subtraímos a entalpia inicial da entalpia final:
Resposta
O calor fornecido por quilo de mistura é aproximadamente 478 kJ/kg.