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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 16.Problemas - Ex. 33

Uma mistura de 3   m o l s de N 2 , 1   m o l de O 2 e 0,1   m o l de ar é aquecida até 2.400   K a uma pressão constante de 10   a t m . Considerando que a mistura de equilíbrio consiste em N 2 , O 2 , A r e N O , determine a composição de equilíbrio.

Passo 1

E aí pessoal, tudo certo? Nesse problema precisamos determinar a composição de equilíbrio da reação.

Temos que as reações estequiométricas e reais neste caso são:

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

2. Real: 3 N 2 + O 2 + 0,1 A r → x N O ⏟ p r o d . + y N 2 + z O 2 ⏟ r e a g . + 0,1 A r ⏟ i n e r t e

Passo 2

Agora precisamos de relações de balanceamento da reação:

Balanceamento de N: 6 = x + 2 y → y = 3 - 0,5 x

Balanceamento de O: 2 = x + 2 z → z = 1 - 0,5 x

logo, N t o t a l = x + y + z + 0,1 = 4,1

Passo 3

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

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

Onde, de acordo com a Tabela A- 28 ,   l n K p = - 3,019 . Logo, K p = 0,04885 .

Então temos:

0,04885 = x 3 - 0,5 x 0,5 1 - 0,5 x 0,5 × 1

x = 0,0823

Então y = 3 - 0,5 x = 2,9589 e z = 1 - 0,5 x = 0,9589 . Logo, a composição de equilíbrio da mistura a 2400   K   e 10   a t m é:

0,0823 N O + 2,9589 N 2 + 0,9589 O 2 + 0,1 A r

Resposta

0,0823 N O + 2,9589 N 2 + 0,9589 O 2 + 0,1 A r

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