Gases e Vapores Emerson Martim

Lista de exercícios 4 – Gases e Vapores Equações PVT 1 – Calcular o volume ocupado por 30,0 lbm de gás cloro (Cl2) na pressão de 743 mm Hg a 70,0°F, utilizando a equação dos gases ideais. 2 – Calcular a massa de 100,0 ft3 de vapor d´água, medidos na pressão de 15,5 mm Hg e 23,0°C, utilizando a equação dos gases ideais. 3 – Deseja-se comprimir 10,0 lbm de CO2 para um volume de 20,0 ft3. Calcular a pressão em psi que é requerida na temperatura de 30,0°C, assumindo aplicabilidade de gás ideal. 4 – Supondo a aplicabilidade dos gases ideais, calcular a temperatura máxima para o qual 10,0 lbm de N2, confinada em uma câmara de 30,0 ft3, pode ser aquecida sem a pressão exceder 150,0 psia. 5 – Calcular a pressão exercida por 0,500 kg de CH4 a 280,0°C num recipiente de 2,50 litros.

a) aplicando equação dos gases ideais; b) aplicando equação de Van der Waals; c) Calcule o fator de compressibilidade z para os itens A e B. d) Tire as possíveis conclusões.

6 – Calcular a pressão exercida por 0,500 kg de O2 a 20,0°C, num recipiente de 2,50 litros.

e) aplicando equação dos gases ideais; f) aplicando equação de Van der Waals; g) Calcule o fator de compressibilidade z para os itens E e F. h) Tire as possíveis conclusões.

7 – Calcular o volume ocupado por 2,00 g-mols de CO2 a 180,0°C e 9,00 atm. i) aplicando equação dos gases ideais; j) aplicando equação de Van der Waals; k) Calcule o fator de compressibilidade z para os itens I e J. l) Tire as possíveis conclusões.

8 – Propano deve liquefazer-se para armazenagem em cilindros de aço. Quantos gramas de propano líquido se formarão pela liquefação de 500,0 L de gás, sendo o volume medido nas condições normais? (R: 984,32g)

9 – Calcular a pressão de 2,00 g-mol de clorobenzeno que ocupam um volume de 10,00 L a 25,0°C.

a) utilizando a equação dos gases ideais; (R:4,88 atm) b) utilizando a equação de Van der Walls, sendo a = 25,43 atm L2/g-mol2 e b = 0,1453

L/g-mol (R:4,01 atm) c) em ambos casos, calcule o fator de compressibilidade e tire as possíveis conclusões.

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Pressão de Saturação 1- A análise molar de um gás de chaminé apresentou 14,0% CO2, 6,0% O2, e o restante de N2. O gás está a 400,0°F e 765 mmHg. Calcule a pressão parcial de cada componente. (R:107,1 45,9 e 612 mmHg respectivamente.) 2 – Uma sala hermeticamente fechada tem volume de 1000,0 m3. Esta sala contém ar a 20,0°C e pressão de 1,0 atm.

a) Qual o volume parcial de O2 na sala? R:210 m3 b) Qual a pressão parcial de O2 na sala? R:0,21 atm c) Se todo O2 fosse removido da sala, qual seria pressão total resultante?R:0,79 atm

3- Uma mistura de N2 e vapor de água é introduzida num frasco que contém um agente secante. Imediatamente após a introdução, a pressão no frasco é de 760 mmHg. Depois de algumas horas, a pressão atinge o valor estacionário de 745 mmHg.

a) determine a composição molar da mistura original. (R: N2 0,98 H2O 0,02) b) Se a experiência é realizada a 20,0°C, e o agente secante aumentar seu peso em

0,150g, qual o volume do frasco? (R: V = 10,2 L) 4- Um recipiente contém 0,500g de O2 a 27,0°C e 8,0 atm. Por um orifício ocorreu um escoamento, tendo a pressão diminuída para 3,0 atm e a temperatura para 7,0°C.

a) Qual o volume do recipiente? (R: 0,048 L) b) Quantos gramas de O2 escaparam?

5- Sabendo as constantes críticas da água, descreva sucintamente o que ocorre quando temos água inicialmente a uma pressão elevada e ocorre diminuição desta pressão nos seguintes casos:

a) temperatura constante de 80°C b) temperatura constante de 400°C. Sugestão: construa um gráfico PVT para descrever

melhor o processo. 6- Têm-se amônia a 25°C. É possível obtê-la no estado líquido nesta temperatura? Justifique sua reposta. Em caso afirmativo, qual será a pressão necessária para a liquefação? Dado: Tc = 405,6K. 7 – Descreva o procedimento experimental para se poder determinar a curva de pressão de vapor de uma substância desconhecida. 8- A pressão de vapor do metanol é conhecida nas temperaturas apresentadas na tabela abaixo. Considerando a equação de Classius –Clapeyron, avalie os parâmetros da equação para o metanol e estime a pressão de vapor para a temperatura de 400 K.

T, K 320 360 Psat , kPa 48,330 229,26

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9- Determine as constantes da equação de Clapeyron para a água a partir dos dados fornecidos na tabela abaixo: T, °C 25 50 100 Psat, kPa 3,17 12,3 101,325 10- Determine a pressão de vapor da água a 78°C. 11- Qual a temperatura para a qual a pressão de vapor da água atinge valor de 9,67 kPa? 12- Determine a pressão de vapor do Br2, utilizando a equação de Antoine na temperatura de 36°C. 13- Qual a temperatura para a qual a pressão de vapor do Br2 atinge valor de 70,3 KPa? 14- Determine o calor latente de vaporização de 2,5 g-mol de etileno glicol, quando ocorre a mudança de temperatura de 123 para 156°C. 15 - Calcular o calor de vaporização molar do etanol quando a temperatura varia de 20,0 a 60,0°C. Determine o ponto de ebulição normal do etanol. 16 – A pressão de vapor do éter etílico a 0°C é de 185 mmHg. O calor latente de vaporização a 0°C é 92,5 cal/g. Calcular a pressão de vapor a 20°C. 17– Nitrogênio é saturado com vapor de benzeno na temperatura de 30,0°C e pressão de 720 mmHg. Calcular:

a) composição molar (y B = 0,1658, y N = 0,8342) b) razão em massa nitrogênio/benzeno (0,5542)

18 – CO2 contendo 0,053 lbmol de vapor de água por lbmol de CO2 seco, estão a 35,0°C e pressão de 750,0 mmHg. Calcular:

a) saturação relativa da mistura (89,79%) b) % de saturação da mistura (89,24%) c) temperatura para a qual a saturação relativa seja de 30%. (56,33°C)

19 – Uma mistura de vapor de acetona e nitrogênio contém 14,8% molar de acetona. Calcular a saturação relativa e a % de saturação da mistura a 20°C, na pressão de 745 mmHg. (RS = 59,65%; 52,64%) 20- Na manhã de um determinado dia, o serviço de meteorologia informou que a pressão barométrica era de 98520 Pa, que a temperatura ambiente era de 30°C e que o ar atmosférico estava com umidade relativa de 60%. Calcule a umidade molar e o ponto de orvalho do ar. 21 – A porcentagem de saturação de uma mistura de benzeno e CO2 a 40,0°C e 100,00 kPa é igual a 60,0. Calcule:

a) a porcentagem de saturação relativa;

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b) a razão mássica benzeno/CO2; c) recalcule os itens a e b para uma mistura benzeno-ar nas mesmas condições de

pressão e temperatura do exemplo. 22 - Calcule o ponto de ebulição da água de Curitiba, sabendo que a pressão barométrica local é 690,0 mmHg. 23- Um tanque de pressão opera a uma pressão interna relativa de 1,00 atm. Calcular a temperatura de ebulição da água no seu interior em Curitiba.