balanco energetico da transformacao quimica
Post on 05-Aug-2015
22 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Balanço Energético da Transformação Química
1 Balanço energético da Transformação Química
2 Balanço energético da Transformação Química
TERMODINÂMICA
Determinação da
distribuição dos produtos
finais
(composição de equilíbrio)
Previsão da facilidade de
realização de uma dada
reacção
(constantes de equilíbrio e
energia livre de Gibbs)
Cálculos dos calores de
reacção
(entalpia)
3 Balanço energético da Transformação Química
Existem basicamente cinco funções termodinâmicas fundamentais
-Energia interna (U) -Entalpia (H) -Energia livre de Gibbs (G) -Energia livre de Helmhotz (A) -Entropia (S)
PVUH TSHG
TSUA
4
Estado 1
Troca com o Exterior - Energia mecânica (Emec) - Energia calorifica (Ecal) - Energia elétrica (Ee)
E1=Ei+Ep+Ec+Es
Estado 2
E2=E1+ E do ext.-E para ext.
LEI DA CONSERVAÇÃO ENERGIA
Balanço energético da Transformação Química
5 Balanço energético da Transformação Química
Variação de energia do sistema
Modificação de variáveis intensivas - Pressão - Temperatura - Entalpia - etc.
Modificação de variáveis extensivas - Volume - Entropia - nº de moles - etc.
6 Balanço energético da Transformação Química
Dois casos para seguir a evolução de um sistema reaccional
O caso em que durante a transformação há troca de
calor e pressão constante ou variação de entalpia
O caso em que há troca de calor a volume constante ou
variação de energia interna.
7 Balanço energético da Transformação Química
Variação de Entalpia Associada a uma Reacção
a A + b B ⇌ c C + d D
A entalpia da reacção é calculada por:
onde:
(HR)T: variação de entalpia associada à reacção que ocorre à temperatura T HT(Ai): entalpia de uma mole de um composto Ai à temperatura T
8 Balanço energético da Transformação Química
e a entalpia de um mole de composto é definida como:
iMTi
PTiTiTiTiTfiT AHAHAAHAHAHAH 0000
00
Entalpia padrão de formação da espécie Ai
à temperatura T0
Variação de entalpia padrão entre as
temperaturas T0 e T, sem mudança de
estado
Variação de entalpia padrão de mudança
de estado
Termo correctivo de entalpia para
P≠1 atm
Termo correctivo de entalpia para a contribuição de
Ai no calor de mistura
9 Balanço energético da Transformação Química
Variação de entalpia molar entre duas temperaturas (T1 e T2)
Cp(Ai): calor específico molar do composto Ai
Numa transformação química, o calor posto em jogo (P=const.)
00
,0 TTTTp HHHTTQ
Para 1 mole
dTACAHAHAHTTQT
TipiTiTi
TTp
0
00
,0
10 Balanço energético da Transformação Química
i
Tifiii
TiTR AHAHH0
0000
0 )(
dTCpHHT
T iipiTRTR
0
,
00
00
tabelados
tabelados
Quando se pretende calcular a entalpia de reacção para 1 atm (condições padrão)
Para T≠T0 (temperatura de referência)
11 Balanço energético da Transformação Química
Caso de Sistemas Complexos Definidos por R Relações Estequiométricas
iTijTj AHH
A entalpia de uma reacção j pode ser calculada por:
A variação de entalpia associada a cada reacção j cujo grau de avanço é definido por j será calculada por:
iTijjTjjTj AHHH
A variação global para diferentes graus de avanço 1, 2,… R, será:
j
TjjT HH
12 Balanço energético da Transformação Química
Estado 1 Estado 2
2
1H
P1, T1,n1,1, …ns,1, ni
Estado Intermédio 1
Estado Intermédio 2
P=1atm, T0,n1,1, …ns,1, ni
0
1H
2
0H
P=1atm, T0,n1,2, …ns,2, ni
P2, T2,n1,2, …ns,2, ni
0T
jj H
2
0
0
1
2
10
HHHHTjj
n1,1,…n1,s: nº moles da espécie A1…As no estado 1
n1,2,…ns,2: nº moles da espécie A1…As no estado 2
ni: nº moles de inertes
13 Balanço energético da Transformação Química
Exercício 8
O óxido de etileno é produzido por oxidação directa com ar usando um
catalisador (prata sobre suporte conveniente)(. Suponha que a alimentação entra
num reactor tubular a 200ºC e que contém 5% etileno e 95% de ar (%s molares).
Se a temperatura à saída não exceder os 260ºC, é possível converter 50% do
etileno a óxido, embora 40% seja também completamente queimado a dióxido
de carbono. Que quantidade de calor deve ser removida do reactor, por mole de
alimentação de etileno, de forma a não exceder a temperatura limite.
top related