Introduo Engenharia Qumica e Bioqumica

2 Teste 7 de Junho de 2014

Durao do teste: 1 hora e meia. Escrever em cada pgina o nome e nmero.

Nome:

Nmero:

N de Folhas Entregues:

Parte Terica (Folha 1 de 2) 8 valores

Questo 1 (2 valores): Considere que a energia inicial de um sistema (interna, cintica e potencial) Ei, a

energia final Ef, que uma quantidade de energia Q transferida do exterior como calor e que uma

quantidade W transferida para o exterior como trabalho. Tendo em conta a primeira Lei da

Termodinmica, como se relacionam Ei, Ef, Q e W?

Questo 2 (2 valores): O que entende por calor sensvel e por calor latente? Distinga-os

inequivocamente e apresente traduo por equaes de clculo.

Questo 3 (2 valores): A energia interna especfica de um fluido de 1kJ/kg

(1 v) a) Qual a energia interna de 50g deste fluido?

(1 v) b) Se o fluido deixar o sistema a um caudal de 50g/min, a que velocidade transportada a

energia interna para fora do sistema?

Questo 4 (2 valores):

(1 v) a) O que entende por lei de Hess?

(1 v) b) Conhecendo os calores de reaco a 25 das reaces:

1

0

2 2 1000 /RA B C H kJ mol

; 2

0

3 2000 /RA D C E H kJ mol

Calcula o calor da seguinte reaco usando a lei de Hess: 6 2B E D

Introduo Engenharia Qumica e Bioqumica

2 Teste 7 de Junho de 2014

Parte Prtica (Folha 2 de 2) 12 valores

Problema (12 valores):

Considere o processo simplificado de produo de acetaldedo por oxidao de etileno. A reaco global

a seguinte, C2H4 + O2 CH3CHO

Os reagentes so alimentados ao reactor temperatura de 25C processando-se a reaco a 100C. O calor

libertado pela reaco removido por passagem em circuito fechado de gua de refrigerao, i.e. n5 = n6.

A mistura gasosa sada do reactor introduzida num condensador onde todo o acetaldedo removido

na forma lquida dos restantes gases. Sabendo que a % de converso do etileno de 40% e a % de

excesso do oxignio de 50% determine,

(4 v) a) O balano material ao processo.

(4 v) b) A quantidade de gua de refrigerao usada no reactor.

(4 v) c) A quantidade de calor retirada do condensador.

Dados:

Calores especficos (J/mol.C)

C2H4 (gs) = 40.8 H2O (gs) = 33.5 H2O (lq) = 75.4 O2 (gs) = 29.1

CH3CHO (gs) = 55.3 CH3CHO (lq) = 89.1

Calores de formao padro, Hf (kJ/mol)

C2H4 (gs) = +52.3 CH3CHO (gs) = -1192.4

Hvap. (CH3CHO) a 1 atm; 20.2C = 26.1 kJ/mol

Hvap. (H2O) a 1 atm; 100C = 40.7 kJ/mol

Reactor Condensador

25C

acetaldeido

100C

gases

gualiq25C

Vapor de gua200C

10C