Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 16.Problemas - Ex. 79
Uma mistura de duas fases de amônia e água está em equilíbrio a 50 °C. Considerando que a composição da fase de vapor é de 99% de e 1% de em mols, determine a composição da fase líquida dessa mistura. A pressão de saturação do a 50 °C é de 2033,5 kPa.
Passo 1
Tá legal! A primeira coisa que devemos fazer é encontrar a pressão de saturação da água para a temperatura de 50 °C dada, dessa forma, recorrendo as tabelas do apêndice A, temos:
A pressão de saturação da amônia foi dada no enunciado, e temos:
Tá legal, agora, o enunciado nos forneceu a fração molar das substâncias, então temos:
Passo 2
Agora iremos utilizar a lei de Raoult apresentada nessa seção do livro, que nos dá:
Então, como no nosso caso temos dados referentes à pressão de saturação e concentração de vapor e queremos encontrar a concentração do líquido, então vamos pergar a segunda parcela da equação, ficando com:
Dessa forma, substituindo as informações para a água, chegamos em:
Isolando a pressão total dessa equação, temos:
E, da mesma forma, para a amônia, chegamos em:
E, isolando a concentração molar da fase líquida dessa equação, chegamos em:
Passo 3
Agora, intuitivamente, nós sabemos que a soma das concentrações de líquido da mistura deve ser igual a 1, para totalizar 100%, então, podemos escrever:
Então, substituindo a relação para a concentração molar de amônia líquida nessa equação, temos:
Agora, como não sabemos o valor da pressão total, vamos substituir a expressão para a pressão total obtida no passo 2:
Agora, substituindo os valores conhecidos, chegamos em:
E, com a relação escrita no começo do passo 1:
Substituindo o valor encontrado para a água, chegamos na concentração molar da fase líquida para a amônia.