Termodinâmica II - Lista 01

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Professor: Dr. João Guilherme Pereira Vicente 
Disciplina: Termodinâmica II Atividade: Lista 01 
 
Fonte: Smith/Van Ness/Abbott – Introdução à Termodinâmica da Engenharia Química, 7 ed., LTC, 2007. 
[1] Através da Eq. Antoine calcule: 
𝑙𝑛𝑃𝑠𝑎𝑡 = 𝐴 −
𝐵
𝑇 ± 𝐶
 
 
(a) Psat da água a 100ºC 
(b) Psat do fenol a 80 ºC 
(c) Psat do etanol 78 ºC 
 
(d) Psat da acetona 5 ºC 
(e) Psat do metanol 0 ºC 
(f) Tsat da Água a 101,33 kPa 
 
[2] O diagrama a seguir representa o equilíbrio líquido-vapor do sistema propanol / isopropanol sob 
pressão de 1 atm. Utilizando o diagrama, determine: (a) as temperaturas de saturação dos componentes 
puros; (b) a temperatura em que uma solução com xpropanol = 0,5 entra na região de saturação; (c) a 
composição da primeira bolha de vapor na saturação desta solução; (d) a temperatura aproximada do final 
da saturação desta solução (e) a composição da última gota de líquido desta solução; (e) Qual é a espécie 
mais volátil, justifique; (f) Para uma composição global de 30 % propanol, determine a composição xi e yi 
nas temperaturas de 100, 112 e 115°C. (g) Para uma composição global de 30 % isopropanol, determine a 
composição xi e yi nas temperaturas de 100, 105 e 115°C 
 
 
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[3] A Figura abaixo representa o diagrama de equilíbrio líquido/vapor de pressão versus composição de 
misturas entre benzeno e tolueno a 100 ºC. Nesta temperatura, a pressão de vapor do benzeno vale 1360 
mmHg e a do tolueno vale 560 mmHg. Para um sistema que contenha 60 moles de tolueno e 40 moles de 
benzeno determine: (a) a pressão do ponto de bolha; (b) a pressão do ponto de orvalho; (c) a composição 
de cada fase a 800 mmHg; (d) qual é a espécie mais volátil, justifique. 
 
 
[4] A Figura abaixo mostra o diagrama de fases determinado experimentalmente para soluções de heptano 
e hexano. (a) identifique as fases presentes nos diagramas; (b) para uma solução contendo 1 mol de cada 
componente, determine a pressão de vapor a 70 ºC no início da vaporização; (c) qual a pressão de vapor a 
70 ºC quando resta somente uma gotícula de líquido no sistema; (d) determine a composição do líquido e 
do vapor referentes ao item b; (e) determine a composição do líquido e do vapor referentes ao item c; (f) a 
80 ºC e 760 Torr quais as quantidades das fases em equilíbrio quando zhep = 0,4. 
 
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[5] As soluções de benzeno / etanol apresentam um diagrama isobárico (1 atm) de equilíbrio líquido-vapor 
representado no diagrama a seguir. Com base no diagrama, indique (a) a temperatura de saturação dos 
componentes puros e a temperatura e composição do azeótropo; (b) Para zetanol = 0,70 determine a 
composição xi e yi nas temperaturas de 68, 72 e 76 ºC; (c) Para zetanol = 0,30 determine a composição xi e yi 
nas temperaturas de 68, 72 e 76 ºC; (d) Descreva como seria o processo de aquecimento de uma solução 
de 70% em peso de etanol a parti de 66ºC? (e) O processo apresenta um desvio positivo ou negativo da 
linearidade. (f) o azeotropo é de máx. ou min. T? 
 
 
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[6] Supondo que a lei de Raoult seja válida, faça os seguintes cálculos para o sistema 
benzeno(1)/tolueno(2): 
(a) Dados x1 = 0,33 e T = 100ºC, ache y1 e P. 
(b) Dados y1 = 0,33 e T = 100ºC, ache x1, P. 
(c) Dados x1 = 0,33 e P = 120 kPa, ache y1, T. 
(d) Dados y1 = 0,33 e P = 120 kPa, ache x1, T. 
(e) Dados T = 105ºC e P = 120 kPa, ache x1 e y1. 
(f) Para a parte (e), se a fração molar global do benzeno for z1=0,33, que fração do sistema bifásico em 
base vapor é molar? 
 
[7] Dos sistemas binários líquido/vapor que seguem, qual pode ser modelado aproximadamente pela lei 
de Raoult? Para aqueles que não podem, explique por quê. A Tabela B.1 (Apêndice B) do livro pode ser 
útil. 
(a) Benzeno/tolueno a 1 atm 
(b) n-Hexano/n-heptano a 25 bar 
(c) Hidrogênio/propano a 200 K 
(d) Isooctano/n-octano a 100ºC 
(e) Água/n-decano a 1 bar 
 
[8] Uma mistura contendo quantidades equimolares de benzeno (1), tolueno (2) e etilbenzeno (3) é 
flasheada para as condições de T e P. Determine as frações molares do equilíbrio {xi}e {yi} das fases 
líquido e vapor formadas e a fração molar V do vapor formado. Considere que a lei de Raoult se aplica. 
(a) T = 110 ºC, P = 90 kPa 
(b) T = 110 ºC, P = 100 kPa 
(c) T = 110 ºC, P = 110 kPa 
(d) T = 110 ºC, P = 120 kPa 
(e) Compare os resultados anteriores e discuta qualquer tendência. 
 
[9] Uma solução binária concentrada na espécie 2 (mas x2 ≠ 1) está em equilíbrio com uma fase vapor 
contendo as duas espécies 1 e 2. A pressão desse sistema bifásico é 1 bar, e a temperatura é de 25ºC. 
Determine, a partir dos seguintes dados, boas estimativas para x1 e y1. 
H1 = 200 bar P2sat = 0,10 bar 
 
 
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[10] Para o sistema etil etanoato(1)/n-heptano(2) a 343,15 K, 
 
Considerando que a eq. da lei de Raoult modificada é válida, 
(a) Faça um cálculo BOL P para T = 343,15K, x1 = 0,05 
(b) Faça um cálculo ORV P para T = 343,15K, y1 = 0,05 
(c) Qual é a composição e qual é a pressão no azeótropo para T = 343,15K? 
 
[11] Uma mistura líquida de ciclohexanona(1)/fenol(2) na qual x1=0,6 está em equilíbrio com seu vapor a 
144ºC. Determine a pressão de equilíbrio P e a composição do vapor y1 a partir das seguintes informações. 
• A 144ºC, P1sat =75,20 e P2sat = 31,66 kPa 
• O sistema forma um azeótropo a 144°C, no qual x1az = y1az = 0,294 
• 𝑙𝑛𝛾1 = 𝐴𝑥2
2 𝑒 𝑙𝑛𝛾2 = 𝐴𝑥1
2 
 
[12] Um sistema binário formado pelas espécies 1 e 2 é constituído por fases líquida e vapor em equilíbrio 
na Temperatura T, para qual: 
• P1sat =1,24 e P2sat = 0,89 bar 
• 𝑙𝑛𝛾1 = 1,8𝑥2
2 𝑒 𝑙𝑛𝛾2 = 1,8𝑥1
2 
Considere a lei de Raoul modificada válida e calcule: 
Quais são a P e a fração y1, nessa T e x1= 0,65?