Lista 5 - Gás Ideal e Pressão de Vapor - 2024-1

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Departamento de Engenharia de Alimentos Fundamentos de Engenharia de Alimentos – ZEA0361 Profa. Juliane Viganó ___________________________________________________________________________ R. Duque de Caxias, 225 - Jardim Elite, Pirassununga - SP, 13635-900 1 Lista de Exercícios 5 – Gás Ideal e Pressão de Vapor Curso: Engenharia de Alimentos Disciplina: Fundamentos de Engenharia de Alimentos – ZEA0361 Docente: Profa. Dra. Juliane Viganó Exercício 1. Sabendo-se que nas condições padrão (0 ºC e 1 atm), 1 mol de gás ideal ocupa o volume de 22,4207 L, determine os valores das constantes dos gases R, nas seguintes unidades: a) (atm.L)/(mol.K) b) (bar.cm³/mol.K) c) (atm.ft³/lbmol.R) d) J/(mol.K) e) cal/(mol.K) Exercício 2. A temperatura de ebulição da água ao nível do mar é 100 ºC e em Campinas é aproximadamente 98 ºC. Explique essa diferença utilizando o conceito de pressão de vapor. Com base nisto, dê uma estimativa da pressão atmosférica local. Exercício 3. Usando o conceito de pressão de vapor, identifique o estado do CO2 nas seguintes condições: a) 10 ºC e 50 atm; b) 20 ºC e 50 atm; c) -80 ºC e 2 atm; d) 40 ºC e 75 atm; e) 40 ºC e 70 atm; Exercício 4. Um processo de extração usa dióxido de carbono supercrítico (CO2) como solvente. Este solvente (uma mistura de líquido com vapor) é armazenado à temperatura ambiente em tanques. a) Admitindo que o ambiente esteja a 25 ºC, qual será a leitura da pressão que um manômetro acoplado ao tanque indicaria? b) Na saída do extrator supercrítico, o CO2 gasoso deixa o sistema a 25 ºC e 1 bar. Qual será a densidade do CO2 nesta condição? Obs: considere o CO2 gasoso um gás ideal. c) Se a vazão volumétrica do CO2 na saída do sistema, nas condições da letra “b” for 10 L/min, quanto será a vazão mássica em (kg/g)? Exercício 5. A energia interna especifica molar do hélio a 300 K é 3800 J/mol e o volume molar nas mesmas condições é 24,63 L/mol. Calcule a entalpia específica molar do hélio (J/mol) nestas condições. UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Departamento de Engenharia de Alimentos Fundamentos de Engenharia de Alimentos – ZEA0361 Profa. Juliane Viganó ___________________________________________________________________________ R. Duque de Caxias, 225 - Jardim Elite, Pirassununga - SP, 13635-900 2 Exercício 6. Um sistema contendo clorofórmio, 1,4-dioxano e etanol existem como um sistema bifásico, líquido/vapor, a 50 ºC e 55 kPa. Quantas variáveis da regra de fase, além de T e P, devem ser conhecidas para definir completamente o sistema? Exercício 7. N2 gasoso está sendo retirado de um cilindro de 0,15 m³ a 10 mol/min. O cilindro inicialmente contém o gás a 100 bar e 170 K. O cilindro é bem isolado e a transferência de calor entre as paredes do cilindro e o gás pode ser desprezada. Calcule quantos mols de gás estarão no cilindro após 50 min considerando: a) Conteúdo inicial no cilindro um gás ideal; b) Usando dados obtidos do diagrama P-H (anexo); c) Explique a diferença entre os valores obtidos na letra “a” e “b”. Exercício 8. Determine o ΔH do buteno (C4H8) na pressão ambiente para variação de temperatura de 25 ºC a 100 ºC. Considere que a esta pressão o buteno pode ser tratado como gás ideal, mas que o valor de 𝐶! ∗ varia com a temperatura, como mostra a Equação abaixo: 𝐶!∗ 𝑅 = 4,389 + 7,984 ∙ 10#$𝑇 + 6,143 ∙ 10#%𝑇& − 8,197 ∙ 10#'𝑇$ + 3,165 ∙ 10#((𝑇) UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Departamento de Engenharia de Alimentos Fundamentos de Engenharia de Alimentos – ZEA0361 Profa. Juliane Viganó ___________________________________________________________________________ R. Duque de Caxias, 225 - Jardim Elite, Pirassununga - SP, 13635-900 3