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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 16.Problemas - Ex. 75

A qual temperatura a fase líquida de uma mistura oxigênio-nitrogênio a 100 kPa terá uma fração mássica do nitrogênio de 60%?

Passo 1

Para resolver esse exercício, devemos recorrer ao diagrama de equilíbrio da mistura de duas fases de oxigênio e nitrogênio a 100 kPa que nos foi apresentado nessa seção do livro, na figura 16-21, então, temos:

Passo 2

Nesse exercício nos foi dada a fração mássica, mas, para usar o diagrama, precisamos da fração molar da composição, então precisamos converter esses dados. Dessa forma, para uma amostra de 1 kg, teremos então 0,4 kg de O 2 e 0,6 kg de N 2 . E, sabendo que massa molar do oxigênio e do nitrogênio são:

M O 2 = 32   g / m o l

M N 2 = 28   g / m o l

Então o número de mols de cada um dos elementos pode ser encontrado através de:

N O 2 = m O 2 M O 2 = 0,4.10 3 32 → N O 2 = 12,5   m o l

N N 2 = m N 2 M N 2 = 0,6 . 10 3 28 → N N 2 = 21,43   m o l

E o número de mol total da mistura será:

N T = N O 2 + N N 2 = 12,5 + 21,43 → N T = 33,93   m o l

Dessa forma, a fração molar do nitrogênio será:

y N 2 = N N 2 N T = 21,43 33,93 → y N 2 = 0,6316

Passo 3

Dessa forma, analisando o diagrama do equilíbrio de fases do passo 1, pegando a curva que faz limite entre as fases líquido e líquido + vapor, temos que a temperatura na qual a fase de líquido é composta de 63,16% de N 2 será:

T = 80,5   K

Resposta

T = 80,5   K

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