Enunciado

Monóxido de carbono (CH4) a 25 ∘ C , 1   a t m entra e m um reator isolado operando em regime permanente e reage completamente com a quantidade de ar teórico que entra em um fluxo separado a 25 ∘ C e 1 atn 0 s produtos de combustão saem como uma mistura a 1 atm. Para o reator, determine a taxa de produção de entropia, c m k J / K por kmol de CO de entrada. Determine o trabalho teórico máximo que pode ser desenvolvido.

Passo 1

A reação celular é

C H 4 + 2 O 2 → C O 2 + 2 H 2 O

Equilíbrios de energia e entropia na leitura do estado estável, respectivamente.

(energia) 0 = Q ˙ c r n c H 4 - W ˙ c r n c H 4 + h - c H 4 + 2 h - 0 2 - h - c o 2 - 2 h - H 12 0 298 k 1  latm 

(entropia) 0 = Q ˙ c ν ∣ N ˙ C H 4 T b + S C H 4 ¯ + 2 S - o 2 = - S ⏜ C 0 2 - 2 s - H 20 298 k ,   1   a t m + σ c V ⁡ / n ˙ C H 4

Passo 2

Eliminando o termo de transferência de calor dá

ω c v n c H 4 = h - c H + 4 + 2 h - 0 2 - h - c 0 - 2 h - H 20 298 k 1 ∣ a t m - T 0 s C H Δ ~ + 2 S - 0 L - S - c o 2

- 2 S - H 2 c 248 k ,   1 a t m - σ c V ⁡ / n ˙ C H 4

Nos termos da função Gibbs

ω c v n c H 4 = g - c H 4 + 2 g - o 2 - g - c 2 - 2 g - h 2 o ( l ) ( 298,1 a t m ) - T b σ C r / H C H 4

De acordo com os dados da Tabela A-25, e verificando que o valor máximo

ω c v n c H 4   M A X = - 50,790 + 2 ( 0 ) - ( - 394,380 ) - 2 ( - 237,180 )

= 817,950 k J k mol  C H 4

Resposta

817,950 k J k mol  C H 4

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