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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 16.Problemas - Ex. 29

Hidrogênio é queimado com 150 % de ar teórico durante um processo em regime permanente a uma pressão de 1   a t m . A qual temperatura a porcentagem de 98 % de H 2 queimará em H 2 O ? Considere que a mistura de equilíbrio consiste em H 2 O , H 2 , O 2 e N 2 .

Passo 1

Diz aí! tudo certo? Nesse problema precisamos determinar a qual temperatura uma porcentagem de 9 8 % de H 2 queimará em H 2 O .

Devemos levar em conta que:

1. A composição de equilíbrio consiste em H 2 O , H 2 , O 2 e N 2 .

2. Os constituintes da mistura são gases ideais.

Passo 2

Precisamos ter mente, assumindo que o N 2 permaneça como gás inerte, que as reações estequiométricas e reais podem ser escritas como:

1. Estequiométrica: H 2 + 1 2 O 2 ⇌ H 2 O , onde ν H 2 O = 1 ,     ν H 2 = 1     e     v O 2 = 1 2

2. Real: H 2 + 0,75 ( O 2 + 3,76 N 2 ) → 0,98 H 2 O + 0,0 2 H 2 + 0 , 26 O 2 + 2,82 N 2

Passo 3

Com os dados do passo anterior podemos relacionar com a constante de equilíbrio:

K p = N H 2 O v H 2 O N H 2 v H 2 N O 2 v O 2 P N t o t a l ( v H 2 O - v H 2 - v O 2 )

K p = 0,9 8 0,0 2 × 0 , 26 0,5 1 0,9 8 + 0,0 2 + 0,26 + 2,82 ( 1 - 1,5 ) = 194 , 11

l n K p = 3,733

Logo, de acordo com a Tabela A- 28 , a temperatura correspondente a este valor de K p é T = 24 7 2   K

Resposta

T = 2472   K

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