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Enunciado

Termodinâmica - Sonntag, R.E. e Borgnakke, C. -Fundamentos da Termodinâmica- Ed: 1º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 75

Uma substância está a 2   M P a e 17 ° C em um tanque rígido com volume de 0,25   m ³ . Usando o fator de compressibilidade, estime a massa da substância se ela for

  1. ar
  2. butano
  3. ou propano

Passo 1

Fala galera! Tudo certinho?

Bom! Temos mais um probleminha aí pra nossa conta!

E aqui, a gente tem que estimar a massa de uma substância que está a 2   M P a e 17 ° C em um tanque rígido com volume de 0,25   m ³ , com essa substância podendo ser ar, butano ou propano.

Pois muito bem! Vamos começar então, determinando o estado relativo ao ponto crítico para essas substâncias...

Temos que...

N i t r o g ê n i o → N 2 :   3,39   M P a   e   126,2   K

Á g u a → H 2 O :     22,12   M P a   e   647,3   K

P r o p a n o → C 3 H 8 :     4,25   M P a   e   369,8   K

Sendo assim... Uma vez que a fórmula da pressão e temperatura normalizada são dadas por...

P R = P P C

T R = T T C

Passo 2

Vamos fazer o cálculo para os três elementos, dado que P e T foram dadas pelo enunciado...

N i t r o g ê n i o → P R = 2 3,9 = 0,59 T R = 290 126,2 = 2,3

Á g u a → P R = 2 3,80 = 0,526 T R = 290 425,2 = 0,682

P r o p a n o → P R = 2 4,25 = 0,47 T R = 290 369,8 = 0 , 784

E dessa maneira, com base na tabela abaixo do fator de compressibilidade, obtemos os seguintes valores de Z para cada um dos casos...

N i t r o g ê n i o → Z ≈ 0,98   e   R = 0,2968

Á g u a → Z ≈ 0,085   e   R = 0,14304

P r o p a n o → Z ≈ 0,08   e   R = 0,18885

Passo 3

E depois, usando a fórmula abaixo...

m = P V Z R T

Conseguimos chegar aos seguintes resultados...

a)

m = P V Z R T

m = 2000 ⋅ 0,25 0,98 ⋅ 0,2968 ⋅ 290

m = 5,928   k g

b)

m = P V Z R T

m = 2000 ⋅ 0,25 0,085 ⋅ 0,14304 ⋅ 290

m = 141,8   k g

c)

m = P V Z R T

m = 2000 ⋅ 0,25 0,08 ⋅ 0,18855 ⋅ 290

m = 1 14,3   k g

Pronto! Missão cumprida, guys!

Resposta

a)

m = 5,928   k g

b)

m = 141,8   k g

c)

m = 114,3   k g

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