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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 71

Um k m o l de ar (composição: 78% de nitrogênio, 21% de oxigênio e 1% de argônio) a temperatura ambiente é aquecido até o estado onde T = 4000 K   e   p = 200 k P a . Determine a composição de equilíbrio neste estado, admitindo que a mistura é composta por N 2 ,   O 2 ,   N O ,   O   e   A r .

Passo 1

E aí bonit@s, tudo bom com vocês?

Se liguem só, em um kmol de ar temos 0,78 N 2 , 0,21 O 2   e   0,01 A r . Para o equilíbrio temos as seguintes equações representando esse aquecimento

N 2 + O 2 ⇔ 2 N O

Na ordem em que aparecem na equação temos que é deslocado - a , - a   e + 2 a . Assim, nossa composição fica sendo

n N 2 = 0,78 - a ,     n O 2 = 0,21 - a - b ,     n a r = 0,01

Na outra equação teremos

O 2 ⇔ 2 O

Também na ordem vamos ter que foi deslocado - b   e + 2 b . Assim, nossa composição será

n O = 2 b ,     n N O = 2 a ,     n t o t = 1 + b

Passo 2

Nossas constantes de equilíbrio podem ser calculadas através das seguintes equações

k 1 = 0,0895 = 4 a 2 0,78 - a 0,21 - a - b ⋅ 200 100 0

k 2 = 2,221 = 4 b 2 1 + b ⋅ 0,21 - a - b ⋅ 200 100

Adotaremos a seguinte notação

X = k 1 k 2 ⋅ p p 0 = 0,0806

Dividindo a primeira equação pela segunda vamos obter

a = X b 2 2 ⋅ 1 + b ⋅ - 1 + 1 + 4 ⋅ 0,78 ⋅ 1 + b X b 2

Assumindo que b = 0,1280 vamos encontrar substituindo esse valor na equação acima a = 0,0296 . Portanto, nossa composição será dada por

n N 2 = 0,7 504 ,     n O 2 = 0 , 0 5 24 ,     n a r = 0,01

n O = 0,2560 ,     n N O = 0,0592

y N 2 = 0 , 6652 ,     y O 2 = 0,0465 ,     y a r = 0,0 089

y O = 0 , 2269 ,     y N O = 0,052 5

Pronto, tá resolvido nosso exercício.

Resposta

n N 2 = 0,7504 ,     n O 2 = 0,0524 ,     n a r = 0,01

n O = 0,2560 ,     n N O = 0,0592

y N 2 = 0,6652 ,     y O 2 = 0,0465 ,     y a r = 0,0089

y O = 0,2269 ,     y N O = 0,0525

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