Supondo que você não dispusesse dos dados experimentais supracitados, sendo dadas as pressões de vapor do n-pentano e do n-hexano (pressão de vapor do n-pentano a 35,5^circ C é 99,63 kPa e a pressão de vapor do n-hexano a 35,5^circ C é 31,29 kPa ), e assumindo que a lei de Raoult seja uma adequada descrição do equilíbrio líquido-vapor (ELV) das misturas n-pentano/ n-hexano, calcule: (i) A pressão de ponto de bolha e a composição da fase vapor para a mistura líquida com composição xn -pentano =xn-heptano =0,5 a 60^circ C; (ii) A pressão de ponto de orvalho e a composição da fase líquida para a mistura vapor com composição yn -pentano =yn -heptano =0,5 a 60^circ C.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício sobre equilíbrio líquido-vapor usando a Lei de Raoult. O que a gente tem aqui é uma mistura de n-pentano e n-hexano com composições iguais (50% de cada) e queremos calcular:
(i) A pressão de ponto de bolha e a composição da fase vapor dessa mistura líquida a 60°C.
(ii) A pressão de ponto de orvalho e a composição da fase líquida para uma mistura de vapor com 50% de cada componente a 60°C.
Para isso, vamos precisar usar a Lei de Raoult, que relaciona a pressão de vapor de cada componente na mistura com sua fração na fase líquida e a pressão de vapor pura de cada componente.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é a Lei de Raoult. Ela diz que a pressão parcial de cada componente em uma mistura ideal é dada por:
Pi = xi cdot Pi^circ
Onde:
  • é a pressão parcial do componente na fase vapor.
  • é a fração molar do componente na fase líquida.
  • é a pressão de vapor pura do componente na temperatura considerada.

Passo 3

Vamos para o ponto de bolha. Esse é o ponto onde a primeira gota de vapor começa a se formar a partir do líquido quando aumentamos a temperatura ou a pressão. Para encontrar a pressão de ponto de bolha, usamos a soma das pressões parciais igualando à pressão total P = sumi xi cdot Pi^circ :
Dados:

Passo 4

Vamos calcular a pressão de ponto de bolha usando a fórmula acima:
P = (0,5 times 99,63) + (0,5 times 31,29)
P = 49,815 + 15,645
P = 65,46 , kPa

Passo 5

Agora, para encontrar a composição da fase vapor ( yi = xi cdot Pi^circP ), usamos a relação:
yn-pentano = 0,5 times 99,6365,46
Vamos calcular para cada componente:
Para n-pentano:
yn-pentano approx 49,81565,46
yn-pentano approx 0,76
yn-hexano = 0,5 times 31,2965,46
Para n-hexano:
yn-hexano approx 15,64565,46
yn-hexano approx 0,24

Resposta

(i) A pressão de ponto de bolha é aproximadamente 65,46 kPa e a composição da fase vapor é 76% de n-pentano e 24% de n-hexano.
(ii) A pressão de ponto de orvalho e a composição da fase líquida serão calculadas separadamente.

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