Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 89
O volume de uma mistura de gases ideais para a composição do ar seco a pode ser aproximado da seguinte maneira: de , de e de . Determine as frações molares, as frações mássicas e a pressão parcial de cada componente. Calcule a massa molar aparente, a constante de gás aparente e o calor específico a uma pressão constante a para a mistura. Compare suas respostas com aquelas da .
Passo 1
Oi pessoal, tudo bem? Vamos analisar essa questão.
Para uma mistura de gases ideais, a fração molar, a fração em volume e a fração em pressão de um componente são idênticas. Portanto, a partir do volume, podemos dizer que:
A fração molar de nitrogênio, será:
A fração molar de Oxigênio, corresponde a:
E a fração molar de Argônio será:
Passo 2
As pressões parciais dos gases são dadas pelo produto entre a fração molar e a pressão total da mistura. Logo:
A pressão parcial do Oxigênio será:
E a pressão parcial de argônio será:
Passo 3
A massa molar da mistura pode ser expressa como:
Portanto, temos que a massa molar da mistura será:
De acordo com a tabela de propriedades, temos que:
Logo:
Passo 4
A constante de gás aparente da mistura pode ser dada por:
Passo 5
As frações de massa dos gases também podem ser calculadas:
Aplicando aos nossos gases, temos que:
Para o Nitrogênio, temos que:
E para o argônio, temos que:
Passo 6
O calor especifico a pressão constante da mistura é dado por:
Precisamos saber os calores específicos de cada gás. Estes valores também estão disponíveis nas tabelas:
Portanto:
Nas tabelas de propriedades do Ar, temos que:
Ou seja, os valores calculados estão muito próximos das propriedades tabeladas do ar, podendo assim ser considerada a mistura uma boa aproximação.
Resposta
Frações Molares:
Frações mássicas:
Pressões Parciais:
Massa molar aparente:
Constante do gás aparente:
Calor específico a pressão constante para a mistura: