Enunciado

Um kmol de CO2 de uma montagem pistão-cilindro, inicialmente à temperatura T e 1 atm é aquecido a pressão constante até que o estado final seja alcançado, consistindo em uma mistura em equilíbrio de CO2, CO e O2 na qual a quantidade de CO2 presente é de 0,422 kmol. Determine a transferência de calor e o trabalho se T for de

  1. 298 K
  2. 400 K

Passo 1

Fala, galera! Bora pra mais uma questãozinha boa?

Nessa questão, assumiremos que o volume de controle mostrado está em estado estático e o modelo de gás ideal será aplicado.

O primeiro passo é determinar T2 usando princípio de equilíbrios. A reação toma a seguinte forma:

1 C O 2 → 0,422   C O 2 + α   C O + β   O 2

C : 1 = 0,426 + α → α = 0,578

O : 2 = 2 0,422 + 0,578 + 2 β → β = 0,289

Logo:

1 C O 2 → 0,422   C O 2 + 0,578   C O + 0,289   O 2

Passo 2

No equilíbrio e de acordo com a equação 14.35 do livro, temos que:

k = 0,578 0,422 0,289 1,289 1 / 2 → T 2 = 3200 K

  1. Para essa temperatura, o trabalho, usando a equação de gás ideal, é igual a:
  2. T = R n 2 T 2 - n 1 T 1 = 31816   k J

    Fazendo o balanço de energia e já usando os dados da tabela de gás ideal, temos que:

    Q = 322,286   k J

  3. Similar ao item anterior, temos que para essa temperatura:

T = R n 2 T 2 - n 1 T 1 = 30,968   k J

No estado estático e já utilizando os dados da tabela de gás ideal, temos que:

Q = 318,378   k J

Resposta

  1. T = 31816   k J

    Q = 322,286   k J

T = 30,968   k J

Q = 318,378   k J

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