Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 83

Uma câmara de combustão é alimentada com oxigênio líquido a 93   K e com x   k m o l de hidrogênio, na fase vapor, a 25 ° C . Sabemos que x é maior do que 2 , de modo que a reação ocorre com excesso de hidrogênio, e a transferência de calor para o meio é igual a 1000   k J por k m o l de reagentes. Admitindo que os componentes dos produtos de combustão, na seção de saída da câmara, são H 2 O ,   H 2   e   O e que eles estão em equilíbrio químico a 3800 K   e   400   k P a .

a Determine a composição dos produtos na seção de saída da câmara e o valor de x .

( b ) Será que é possível existir outros componentes nos produtos de combustão? Justifique sua resposta.

Passo 1

E aí bonit@s, como vocês estão?

Se liguem só, nossa equação química a ser trabalhada nessa equação será

x   H 2 + 1 O 2 → 2 H 2 O + x - 2   H 2

Temos como equação intermediária

H 2 O ⇔ H 2 + O

Nessa equação temos deslocado: - a , + a , + a   e   a > 0 . Para o equilíbrio vamos ter 2 - a ,   x - 2 + a   e   a   c o m   a < 2 . Além disso, podemos colocar outras equações

2 H 2 O ⇔ 2 H 2 + O 2 → ln ⁡ k 2 = - 1,906

O 2 ⇔ 2 O → ln ⁡ k 3 = - 0,017

As constantes de equilíbrio se relacionam da seguinte forma

ln ⁡ k 1 = 0,5 ⋅ ln ⁡ k 2 + ln ⁡ k 3 = - 0,9615 → k 1 = 0,3823

Para o equilíbrio vamos ter

k 1 p p 0 = x - 2 + a ⋅ a 2 - a ⋅ x + a = 0,3823 4 = 0,95575

A partir da primeira lei da termodinâmica temos

Q + H r = H P → Q = 1 + x ⋅ - 1000   k J

Passo 2

A partir da tabela A . 8 encontramos ∆ h l G - * = - 5980 k J k m o l . Utilizando o diagrama generalizado D.2 conseguimos pegar as nossas propriedades reduzidas

T r = 93 154,6 = 0,601 ,     ∆ h f - = - 6633

As entalpias dos produtos e reagentes podem ser calculadas como

H R = x ⋅ 0 + 0 + 1 ⋅ ∆ g l G - + ∆ h f - = - 12613   k J

H p = 2 - a ⋅ - 241826 + 171981 + x - 2 + a ⋅ 119077 + a ⋅ 249170 + 73424

H P = 119077 x + 511516 a - 377844

→ H P = Q + H R = - 1000 - 1000 x - 12613

Rearranjando a equação vamos encontrar

x + 4,2599 a = 3,03331

Passo 3

Substituindo a equação ali acima na equação da constante de equilíbrio temos

1,03331 + 5,2599 a ⋅ a 2 - a ⋅ 3,03331 - 3,2599 a = 0,095575

Resolvendo essa equação temos a = 0,198 , L H S = 0,09547 e x = 2,1898 . As componentes no equilíbrio teremos

y H 2 O = 2 - a x + a = 0,755 ,     y H 2 = x - 2 + a x + a = 0,162 ,     y O = a x + a = 0,083

Passo 4

Para o item b podemos pensar em outras substâncias e reações que podem ser exemplificadas por

2 H 2 O ⇔ H 2 + 2 O H → ln ⁡ k = - 0,984

H 2 ⇔ 2 H → ln ⁡ k = 0,201

O 2 ⇔ 2 O → ln ⁡ k = - 0,017

Todos são significativos, pois os K's são de ordem 1. Pronto, tá resolvido nossos exercícios.

Resposta

a   x = 2,1898 ,     y H 2 O = 0,755 ,     y H 2 = 0,162 ,     y O = 0,083

b

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Butano é queimado com 200 % de ar teórico. Os produtos de combustão, uma mistura em equilíbrio contendo somente C O 2 ,O 2 ,H 2 O ,N 2 ,N OeN O 2 , deixam a câmara de combustão a 1400 K e 2 M P a . De
Uma etapa importante na produção de fertilizante químico é a produção de amônia. Ela é obtida de acordo com a reação N 2 + 3 H 2 ⇌ 2 N H 3 ( a ) Calcule a constante de equilíbrio desta reação a 150 °
Considere o processo simplificado para a produção de um combustível sintético (metanol) a partir de carvão: uma mistura gasosa (50% de monóxido de carbono e 50% de hidrogênio) deixa um gaseificador de
Alguns metais do grupo das terras raras, M , apresentam a capacidade de reagir com hidrogênio. Assim, são formados os hidretos, M H x , em reações que são exotérmicas. O hidrogênio pode ser removido d
Etano é queimado com 150 % de ar teórico na câmara de combustão de uma turbina a gás. Os componentes dos produtos de combustão, na seção de saída da câmara, são: C O 2 ,H 2 O , O 2 , N 2eN O . Sabendo