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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 16.Problemas - Ex. 36

O oxigênio do Prob. 16 – 35 é substituído por ar. Compare a transferência total de calor necessária (em k J / k g ) para aquecer esse ar da mesma maneira, (a) desprezando e (b) incluindo a dissociação.

Passo 1

Olá, tudo bem? Nesse problema precisamos determinar a quantidade de calor sem e com casos de dissociação.

(a) De acordo com as propriedades encontradas na Tabela A- 1 7 , temos:

E e n t r a - E s a i = ∆ E s i s t e m a

q e n t r a = u 2 - u 1

q e n t r a = 1872 , 4 - 212 , 64

q e n t r a = 1660   k J / k g

Passo 2

(b) Quando há dissociação temos:

As reações estequiométricas e reais neste caso são:

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

2. Real: O 2 → x O 2 ⏟ r e a g . + y O ⏟ p r o d .

Agora precisamos de relações de balanceamento da reação:

Balanceamento de O :   2 = 2 x + y → y = 2 - 2 x

logo, N t o t a l = x + y + 3,76 = 5,76 - x

Com os esses dados podemos relacionar com a constante de equilíbrio:

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

Então, de acordo com a Tabela A- 28 , para 2200   K , temos:

l n K p = - 11,827

K p = exp ⁡ - 11,827 =   7,305 × 10 - 6

Então temos:

7,305 × 10 - 6 = 2 - 2 x 2 x 1 5,76 - x 2 - 1

x = 0 , 99706

Logo, y = 2 - 2 x = 0 , 00588

Portanto, a composição de equilíbrio da mistura a 2200   K e 1   a t m é:

0,99706   O 2 + 0,00588   O + 3,76   N 2

Concluímos que os íons de oxigênio são desprezíveis e o resultado é o mesmo do item (a), q e n t r a = 1660   k J / k g .

Resposta

(a) q e n t r a = 1660   k J / k g

(b) q e n t r a = 1660   k J / k g

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