Uma mistura aquosa de etanol com 60% de água a 60 °C e 1 atm é aquecida. Informe a 82 °C, qual a % líquida?
Sabendo que seu diagrama é dado por:
Passo 1
Nessa questão, precisamos determinar a porcentagem líquida a °C. Nós já sabemos determinar as frações molares de cada fase para um determinado ponto. Para relacionar isso com a quantidade de líquido e de vapor presentes na mistura, precisamos de um balanço de massas!
Vamos começar supondo que conhecemos o número de mols iniciais () da carga (). Em seguida, vamos chamar o número de mols na fase vapor () de e na fase líquida () de . Assim o balanço de massas fica:
Ou seja, o número de mols de um dos componentes na mistura é igual ao número de mols desse componente na fase líquida mais o número de mols desse componente na fase vapor. Valeu?
Lembrete: é a fração molar global na carga, é fração molar na fase vapor e , na fase líquida .
Queremos a porcentagem de líquido. Então, para isso, basta achar a relação . Vamos obter essa relação a partir do balanço de massa que temos entre as fases.
Podemos começar fazendo o desaparecer da equação, já que ele não aparece na fração que estamos procurando. Para isso, precisamos lembrar que .
Agora, precisamos arrumar essa equação para aparecer a fração que estamos procurando!
Passo 2
Agora, basta a gente encontrar todos os valores que precisamos para substituir nessa equação. O (foi dado) equivale a , para água e, então, a para etanol.
Para achar os outros, vamos traçar uma linha horizontal no gráfico na temperatura especificada () e depois vamos ler nessa reta e em suas respectivas curvas.
Podemos ler e , onde é o etanol.
Lembrete: para obter esses pontos com maior precisão, precisamos usar papel milimetrado.
E aí, agora, só precisamos substituir esses pontos na fórmula:
Então, a porcentagem molar de líquido é 53%, aproximadamente.
Resposta
Temos 53% de líquido.