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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 15.Problemas - Ex. 31

Oxigênio puro é aquecido, a pressão constante e em regime permanente, de 25   ° C   até 3200   K . Sabendo que a pressão no estado inicial é igual a 200   k P a , determine a composição no estado final e a transferência de calor no processo de aquecimento.

Passo 1

Oi, tudo bem? Vamos analisar essa questão!

Queremos a transferência de calor no processo de aquecimento descrito no enunciado.

Da equação de combustão, podemos dizer que a composição inicial para a reação de dissociação é de 1   m o l de O 2 . Sendo x o numero de   m o l e s de   C O 2 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 O 2 = n O n t o t 2

Y O 2 = 2 x 1 + x 2

Y O 2 = 4 x 2 1 + x 2

E:

Y O 2 = n O 2 n t o t

Y O 2 = 1 - x 1 + x

Passo 2

Portanto, a constante de equilíbrio será:

K = Y O 2 Y O 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 0,2 0,1 2 - 1

Resolvendo, temos que:

K = 8 x 2 1 2 - x 2

K = x 2 8 + K

Temos que o valor de ln ⁡ K para 3200   K é de:

ln ⁡ K = - 3,069

Logo:

K = 0,046467

Substituindo na nossa equação e resolvendo, temos que:

x 2 = 0,046467 8 + 0,046467

x = 0,7599

Passo 3

Sabendo o valor de x podemos calcular as frações molares:

Y O = 2 x 1 + x

Y O = 0,141

E:

Y O 2 = 1 - x 1 + x

Y O 2 = 0,859

Temos que:

q - = 1 + x Y O 2 h - O 2 + Y O h - O

q - = 1 + 0,7599 0,859 106022 + 0,141 309937

q - = 145015,4   k m o l   d e   O 2

Portanot:

q = q - M = 145015,4 32

q = 4531,7   k J / k g

Resposta

q = 4531,7   k J / k g

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