Ciências

TERMODINÂMICA QUÍMICA MEB/MEQ EXAME FINAL 26 de Janeiro de 2010

R = 8,314 J K-1 mol-1 = 8,314 Pa m3 K-1 mol-1 = 82,06 atm cm3 K-1 mol-1 1 bar = 0,9869 atm = 100 kPa = 750 mmHg; 1 atm  1 dm3 = 24 cal; 1 cal = 4,184 J Duração: 3 h Cotação: I: a) 2 val; b) 2 val; c) 1 val. II: a) 1 val; b) 2 val; c) 2 val; d) 2 val. III: a) 1 val; b) 2 val; c) 1 val. IV: a) 4 val. I Uma mistura de amoníaco (1)/metano (2) de composição y1 = 0,75 está a 298 K e 30 bar. a) Mostre que a fugacidade de um gás puro, f, à pressão p, pode ser calculada da equação

ln

f  p



p

0

z 1 dp p

onde z é o factor de compressibilidade. b) Calcule a fugacidade de cada um dos componentes puros (a 298 K e 30 bar),  sabendo que os 2.ºs coeficientes de virial, a 298 K, são B11 = -0,0105 bar-1 e

 B22 = -0,00174 bar-1. c) Estime a fugacidade de cada um dos componentes na mistura usando a regra de Lewis-Randall. Comente os resultados obtidos.
II Considere o sistema 2-propanol (1)/água (2) a 353,15 K. Admitindo que a fase de vapor se comporta como uma mistura gasosa ideal e usando as equações de Wilson (ver Dados): a) Calcule a pressão e a composição do vapor que está em equilíbrio com um líquido de composição x1 = 0,25. b) Este sistema apresenta, a 353,15 K, um ponto azeotrópico a x1 = 0,72 e 99,83 kPa. Sabendo que as temperaturas de ebulição dos componentes puros a 99,83 kPa são sat sat T1 = 355,02 K e T2 = 372,73 K, esquematize o diagrama temperatura em função da composição (isto é, T vs x1, y1) a 99,83 kPa, identificando as fases presentes. c) Diga o que se obteria, no destilado e no resíduo, por destilação fraccionada de uma mistura equimolar.

Dados: ― Equações de Wilson:

ln 1   ln(x1  x2 A)  x2 



 A B  A B     ; ln  2  ln(x2  x1B )  x1    x1  x2 A x2  x1B   x1  x2 A x2  x1B 

onde A  0,126 e B  0,729, para o sistema 2-propanol (1)/água (2) a 353,15 K. sat sat ― A 353,15 K: p1 = 92,59 kPa; p2 = 47,37 kPa.

III A figura seguinte