Enunciado

Qual é o efeito térmico quando 20   k g de L i C l ( s ) são adicionados a 125   k g de uma solução aquosa contendo 10 % em massa de LiCl em um processo isotérmico a 25 ∘ C ?

Passo 1

Conhecido: CO2 e N2, inicialmente separados, podem se misturar sem interações de calor ou trabalho com o ambiente até que um estado de equilíbrio final seja atingido.

Encontrado: determina a temperatura final e a pressão e a quantia da entropia produzida

Esquemas e dados fornecidos

PremissaS:

(1) O sistema é o CO2 e o N2 juntos.

(2) Para o tipo de sistema, Q = 0, ω = 0 e efeitos cinéticos / motores estão ausentes.

(4) Os pontos específicos são avaliados como constantes ab 400k.

Passo 2

ANÁLISE: um balanço de energia reduz para Δ v = ϕ - ω ̸   o r   Δ v = 0 . Isso é

n c O 2 Δ u → ) c o 2 + n N 2 Δ u _ ) n 2 = 0 ou m 0 2 Δ u c o 2   + m N 2 Δ u ) n 2 = 0

m C u 2 C V , c o 2 T f - 500 +   m N 2 c v , n 2 T f , 300 = 0

( 0.7 ) ( 0.75 ) 7 f - 500 + ( 0.3 ) ( 0.747 ) T f - 300 = 0 ⇒ T f = 440.17 K

A pressão final é encontrada usando a equação de estado ideal do gás

P f = n R _ T V = ( n c o 2 + n n 2 ) R _ T f V ,   V = V C O 2 + ∇ N 2 = n R _ T p c O 2 + n R _ T P N 2

P f = p ( n c O 2   + n N 2   R ) T f n c O 2 + T c O 2 + n N 2 T N 2 ,

n C O 2 = 0.7 4401 = 0.01591

n N 2 = 0.3 28.01 = 0.01071 n = 0.02662

= 6   b a r   ( 0.02662 ) ( 440.17 ) ( 0.01591 ) ( 500 ) + ( 0.01071 ) ( 300 ) = 6.295 b a r

Reduzindo o balanço da entropia

σ = m C O 2 c P 1 c o 2 l n ⁡ T f T C O - R _ M C O 2 l n ⁡ Y C O 2 P f P +

m N 2 c P , N 2 l n ⁡ T f T 2 - R _ M N 2   e n   y N 2 P f p

Passo 3

Substituindo valores

σ = ( 0.7 k g ) 0.939 k J k 9 ⋅ k l n ⁡ 440.17 500 - 8.314 44.01 l n ⁡ ( 0.5977 ) ( 6.295 ) 6

( 0.3 ) ( 1.044 ) l n ⁡ 440.17 300 - 8.314 28.01 l n ⁡ ( 0.4023 ) ( 6.295 ) 6

Em que y c o s 2 = 0.01591 / 0.02662 = 0.5 . 977 , y N 2 = 0.01071 / 0.02662 = 0.4023 s e c p , c 2 , C P , N 2   s ã o   a v a l i a d o s   e m   400 K . Calculando

σ = - 0.0221 K J K + 0.1969 k J K

= 0.1748 k J K

Resposta

= 0.1748 k J K

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