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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 53

13 – 53 A análise volumétrica de uma mistura de gases indica 30 % de oxigênio, 40 % de nitrogênio, 10 % de dióxido de carbono e   20 % de metano. Essa mistura é aquecida de 20   ° C até 200   ° C , enquanto flui por um tubo em que a pressão é mantida a 150   k P a . Determine a transferência de calor para a mistura por unidade de massa da mistura.

Passo 1

Vamos achar a massa, considerando uma amostra de 100 k m o l :

N i = m i M i

m O 2 = 30 k m o l ⋅ 32 k g k m o l = 960 k g

m N 2 = 4 0 k m o l ⋅ 28 k g k m o l = 112 0 k g

m C O 2 = 10 k m o l ⋅ 44 k g k m o l = 44 0 k g

m C H 4 = 20 k m o l ⋅ 16 k g k m o l = 32 0 k g

Massa total:

m m = 2840 k g

Passo 2

Agora podemos achar as frações mássicas:

m f i = m i m m

m f O 2 = 960 k g 2840 k g = 0,3380

m f N 2 = 1120 k g 2840 k g = 0,3944

m f C O 2 = 440 k g 2840 k g = 0,1549

m f C H 4 = 320 k g 2840 k g = 0,1127

Passo 3

O calor especifico na a pressão constante será (Consulte tabelas no final do livro):

C p = m f O 2 ⋅ c p , O 2 + m f N 2 ⋅ c p , N 2 + m f C O 2 ⋅ c p , C O 2 +   m f C H 4 ⋅ c p , C H 4  

C p = 11051 k J k g ⋅ K

Passo 4

A transferência de calor será (lembrando que variação de temperatura na escala Celsius será igual à variação na escala Kelvin):

q = c p T 2 - T 1 = 1,1051 k J k g ⋅ K ⋅ 200 - 20 K = 199 k J k g

Resposta

q =   199 k J k g

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