Enunciado

Uma vazão mássica de 12   k g   s - 1 de C u N O 3 2 ⋅ 6 H 2 O e uma vazão de 15   k g   s - 1 de água, ambas a 25 ∘ C , são alimentadas em um tanque onde a mistura ocorre. A solução resultante atravessa um trocador de calor que ajusta a sua temperatura para 25 ∘ C . Qual é a taxa de transferência de calor no trocador?

  • Para o C u N O 3 2 , Δ H f 298 ∘ = - 302,9   k J
  • Para o C u N O 3 2 ⋅ 6 H 2 O , Δ H ∘   f 298 = - 2.110,8   k J
  • O calor de solução de 1   m o l de C u N O 3 2 em água a 25 ∘ C é de - 47,84   k J , independente de n ˜ para os valores de interesse neste problema.

Passo 1

BASE: 1 segundo, durante o qual os seguintes são misturados:

(1) 12 kg de nitrato de cobre hidratado (6 H2O)

(2) 15 kgH2O

n 1 : = 12 295.61 ⋅ k m o l s e c n 2 : = 15 18.015 ⋅ k m o l s e c

n 1 = 0.041 k m o l s e c n 2 = 0.833 k m o l s e c

Passo 2

Razão molar, solução final: 6 ⋅ n 1 + n 2 n 1 = 26.51

6 ( H 2 + 1 / 2 O 2 → H 2 O ( I ) ) (1)

C u + N 2 + 3 O 2 → C u ( N O 3 ) 2 (2)

C u ( N O 3 ) 2.6 H 2 O → C u + N 2 + 6 O 2 + 6 H 2 (3)

C u ( N O 3 ) 2 + 20.51 H 2 O → C u ( N O 3 ) 2 ( 20.51 H 2 O ) (4)

C u ( N O 3 ) 2.6 H 2 O + 14.51 H 2 O ( l ) → C u ( N O 3 ) 2 ( 20.51 H 2 O )

Δ H 1 : = 6 ⋅ ( - 285.83 ⋅ k J ) (tabela C4)

Δ H 2 : = - 302.9 ⋅ k J Δ H 3 : = - ( - 2110.8 ⋅ k J ) Δ H 4 : = - 47.84 ⋅ k J

Δ H : = Δ H 1 + Δ H 2 + Δ H 3 + H 4 Δ H = 45.08 k J

Este valor é para 1 mol de nitrato de cobre hidratado. Com base em 1 segundo.

Q : = n 1 ⋅ Δ H m o l Q = 1830 k J s e c

Resposta

Q = 1830 k J s e c

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