Supondo que você não dispusesse dos dados experimentais supracitados, sendo dadas as pressões de vapor do
-pentano e do
-hexano (pressão de vapor do
-pentano a
é 99,63 kPa e a pressão de vapor do
-hexano a
é
), e assumindo que a lei de Raoult seja uma adequada descrição do equilíbrio líquido-vapor (ELV) das misturas
-pentano/
-hexano, calcule: (i) A pressão de ponto de bolha e a composição da fase vapor para a mistura líquida com composição
-heptano
a
; (ii) A pressão de ponto de orvalho e a composição da fase líquida para a mistura vapor com composição
a
.
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:
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
:
Dados:
Passo 4
Vamos calcular a pressão de ponto de bolha usando a fórmula acima:
Passo 5
Agora, para encontrar a composição da fase vapor (
), usamos a relação:
Vamos calcular para cada componente:
Para n-pentano:
Para n-hexano:
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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) com coeficiente de convecção
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e é aquecida de
para
por óleo que entra a
e deixa o trocador a
. Considerando fator fuligem de 0,001 para a água e de 0,003 para o óleo, pede-se
b) A área de troca de calor necessária para o trocador.
b) A área de troca de calor necessária para o trocador.