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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 32

Nitrogênio, N 2 é aquecido até atingir o estado onde a temperatura e a pressão são iguais a 4000   K e 10   k P a . Determine a fração do N 2 , que está dissociada na forma de N neste estado.

Passo 1

Vamos resolver essa questão juntos?

Temos o processo de dissociação N 2 ⇋ 2 N .

Para uma temperatura de 4000   K e esta reação, temos que:

ln ⁡ K = - 12,671

K = 3,14 ⋅ 10 - 6

Da equação de combustão, podemos dizer que a composição inicial para a reação de dissociação é de 1   m o l de N 2 . Sendo x o numero de   m o l e s de N dissociados, temos que o número total de k m o l s em equilíbrio será:

n t o t = 1 - x + 2 x

n t o t = 1 + x

Analisando as frações molares em equilíbrio, temos:

Y N 2 = n N n t o t 2

Y N 2 = 2 x 1 + x 2

Y N 2 = 4 x 2 1 + x 2

E:

Y N 2 = n N 2 n t o t

Y N 2 = 1 - x 1 + x

Passo 2

Portanto, a constante de equilíbrio será:

K = Y N 2 Y N P P 0 2 - 1

K = 4 x 2 1 + x 2 1 - x 1 + x P P 0 2 - 1

K = 4 x 2 1 - x 1 + x 10 100 2 - 1

Resolvendo, temos que:

K = 0,4 x 2 1 2 - x 2

Substituindo na nossa equação e resolvendo, temos que:

x 2 = 3,14 ⋅ 10 - 6 0,4 + 3,14 ⋅ 10 - 6

x = 2,8 ⋅ 10 - 3

Passo 3

Sabendo o valor de x podemos calcular as frações molares:

Y N = 2 x 1 + x

Y N = 0,00558

E:

Y N 2 = 1 - x 1 + x

Y N 2 = 0 , 9944

Resposta

Y N = 0,00558

Y N 2 = 0,9944

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