Enunciado

Justifique a utilização da Eq. 13.36 para o metanol líquido CH3OH, e o etanol líquido C2H5OH, e a aplique para estimar a exergia química, em kJ/kmol de cada substância em relação ao ambiente do Problema 13.91. Compare com os respectivos valores de exergia química-padrão da Tabela A-26 (Modelo II).

Passo 1

Saalve, tranquilo?

Vamos resolver juntos mais uma questão de termodinâmica?!

Passo 2

Da equação 13.30, a exergia química para o hidrocarboneto C a H b O c é

e - c h = g - F + a + b 4 - c 2 g - O 2 - a g C O 2 - b 2 g - H 2 O l T 0 ,   p 0 + R - T 0 ln ⁡ y O 2 e a + b / 4 - c / 2 y C O 2 e a y H 2 O e b / 2

A reação da célula

2 C H 3 O H l + 2 O 2 → 2 C O 2 g + 4 H 2 O g

Então as constantes são

a = 1 ,   b = 4 ,   c = 1

Da tabela A-25E, propriedades termoquímicas de substâncias selecionadas

  • Metano líquido: g - C H 3 O H l 0 = - 166290   k J / k m o l
  • Oxigênio: g - O 2 = 0   k J / k m o l
  • Dióxido de Carbono: g - C O 2 = - 394380   k J / k m o l
  • Água: g - H 2 O = - 228590   k J / k m o l

Passo 3

A fração molar da água

y H 2 O ( g ) e = 3,12 100 = 0,0312

A fração molar do oxigênio

y O 2 e = 20,35 100 = 0,2035

A fração molar da água

y H 2 O e = 3,12 100 = 0,0312

E também R = 8,314   k J / k m o l ⋅ K e T 0 = 298,15   K

Então

e - c h = - 166290 + 1 + 4 4 - 1 2 0 - - 394380 - 4 2 - 228590

+ 8,314 ⋅ 398,15 ln ⁡ 0,2035 1 + 4 / 4 - 1 / 2 0,0003 1 0,0312 4 / 2

→ e - c h = 716647,557   k J / m o l

Da tabela A-26, exergia molar química de substância selecionadas, o valor de exergia do metano líquido do Mode-II é

e - c h = 718000   k J / k g

Então, o valor de exergia calculado chega perto com o valor da tabela.

Passo 4

A exergia em unidade de massa é dada por

e - c h = 716647,557   k J / m o l M C H 3 O H = 716647,557   k J / m o l 32,04   k g / k m o l = 22367,27   k J / k g

Resposta

e - c h = 22367,27   k J / k g

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