Enunciado

Utilizando a equação de estado de Benedict- Webb-Rubin, determine o volume, em m³, ocupado por 165 kg de metano A uma pressão de 200 atm e temperatura de 400 K. Compare com os resultados obtidos utilizando a equação de estado de gás ideal e o diagrama generalizado de compressibilidade.

Passo 1

Faaala, galerinhaaa!!

Essa questão nos pede uma comparação entre o valor do volume encontrado pela equação de Benedict - Webb - Rubuin e o volume encontrado pelas equações de estado do gás ideal e o diagrama de compressibilidade. Vamos, então, encontrar juntos primeiro os valores pela equação do estado ideal:

p V = n R T ,   c o m   n = 1 ,   V = R T / p

Substituindo com os valores nos dados:

V = 8314 * 400 200 = 0,164   m ³ / k g m o l

Agora, conseguimos encontrar o volume em m³:

v = ( 165 * 0,164 ) / ( 16,04 ) = 1,69   m ³

Passo 2

Agora, vamos encontrar o volume pelo diagrama de compressibilidade: V = Z * R T / p = 0,98 * 0,164 = 0,161   m ³ / k m o l

Agora, conseguimos encontrar o volume em m³:

v = ( 165 * 0,161 ) / ( 16,04 ) = 1,66   m ³

Passo 3

Por fim, vamos encontrar o volume pela equação de Benedict-Webb-Rubin, dada por:

p = ( R T / V ) + [ B R T - A - C / T ² ] * 1 / v ² + [ ( b R T - a ) / v ³ ] + a α / v 6 + c / v 3 T 2 * ( 1 + γ / v ² ) e x p ( - γ / v ² )

Substituindo os valores, teremos uma equação enooorme, e chegaremos nos segundos valores:

V = 0,161   m ³ / k m o l

Logo,

v = ( 165 * 0,161 ) / ( 16,04 ) = 1,66   m ³

Assim, entendemos que o valor do volume pela equação de Benedict-Webb-Rubin é igual ao valor do volume pelo diagrama de compressibilidade, e muito próximo do valor pela equação dos gases ideais.

Resposta

1,66 m³.

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