Lista de Exercícios 06

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Departamento de Engenharia Química - UFRGS 
ENG07079 – Termodinâmica para Engenharia I 
Prof. André R. Muniz - amuniz@enq.ufrgs.br 
 
Lista de Exercícios 06 
Termoquímica e Aplicações 
 
(1) Determine o calor padrão para as reações a seguir, assim como o calor de reação na 
temperatura indicada em cada caso. Use um Cp médio e Cp(T) na forma de correlação e 
compare os resultados. 
 
(a) 4 NH3(g) + 5 O2(g)  4 NO(g) + 6 H2O(g) 
T = 298 K e773 K R: -905,32 kJ, -900,58 kJ 
 
(b) 2 H2S(g) + 3 O2(g)  2 SO2(g) + 2 H2O(g) 
T = 298 K e 683 K R: -1036,27 kJ, -1038,68 kJ 
 
(c) H2S(g) + 2 H2O(g)  SO2(g) + 3 H2(g) 
T = 298K, 850 K R: 207,33 kJ, 220,8 kJ 
 
(d) SO3 (g) + H2O(l)  H2SO4(l) 
T = 298 K R: -132,39 kJ 
 
(e) C2H4 (g) + H2O(l)  C2H5OH(l) 
T = 298 K R: -43,6 kJ 
 
(2) Em um unidade petroquímica, etileno e vapor d’água são alimentados a 320 ºC e 
pressão atmosférica em um reator químico, sob condição estequiométrica. É produzido 
etanol líquido segundo a reação mostrada abaixo. O etanol deve sair do reator a 25 ºC. 
Determine a quantidade de calor que deve ser removida do reator por mol de etanol 
produzido. Se na reação fosse produzido etanol na forma de vapor/gás, esse calor removido 
seria maior ou menor? 
C2H4 (g) + H2O(g)  C2H5OH(l) 
R: -87,61+(-27,27) = -114,88 kJ 
 
 
(3) Hidrogênio é produzido em um reator industrial a partir da seguinte reação 
CO (g) + H2O (g) → CO2 (g) + H2 (g) 
A corrente de alimentação consiste em uma mistura equimolar de CO e H2O, a 125 ºC e 
pressão atmosférica. A corrente de saída deve estar a uma temperatura de 425 ºC, para ser 
posteriormente tratada no processo. Determine quanto calor deve ser adicionado ou 
removido do reator por mol de H2O alimentado, caso (a) a conversão seja total (100%) ou 
(b) a conversão seja de 60%. 
R: -6335,5+(-41190)+29665,1=-17860,4 J; -6335,5+(-24714)+28293=-2756,5 J 
 
 
(4) Considere a reação de desidrogenação de etanol, para a formação de acetaldeído: 
C2H5OH(g)  CH3CHO(g) + H2(g) 
Esta reação é conduzida em um reator adiabático, no qual etanol na fase vapor é alimentado 
ao reator a uma vazão de 100 mol/h e temperatura de 300ºC. Uma conversão de 30% é 
obtida. Calcule a temperatura da corrente de produto. 
Dados: C2H5OH(g) : Cp = 0.110 kJ/(molK) CH3CHO(g) : Cp = 0.080 kJ/(molK) 
 H2(g): Cp = 0.029 kJ/(molK) (assuma como constantes na faixa de temperatura de operação) 
R: 386,4 K 
 
(5) Em uma planta industrial de produção de ácido nítrico, uma das etapas consiste em 
oxidar a amônia, formando óxido nítrico: 
 
4 NH3(g) + 5 O2(g)  4 NO(g) + 6 H2O(g) 
 
 São alimentados a um reator, 100 mol/h de NH3 e 125 mol/h de O2 a 25 ºC, sendo 
a amônia totalmente consumida. A corrente de produto deve sair do reator a uma 
temperatura de 300 ºC. 
(a) Calcule quanto calor deve ser removido do reator para manter as condições 
desejadas. R: (-22633)+ 2279,75 = -20353,25 kJ/h 
(b) Utiliza-se água como fluido de resfriamento, sendo que ela entra na camisa a 10ºC 
e sai a 50ºC. Qual a vazão de água de resfriamento necessária? R: 121,6 kg/h 
(c) Considere agora que a conversão da reação é de 80%. Calcule o calor removido e 
a vazão de água fria nesta situação. R: -18106,4+2254,45=-15851,95 kJ/h, 94,7 kg/h 
(d) Caso a reação fosse conduzida de forma adiabática, qual seria a temperatura da 
corrente de saída? R: 3028,1K 
(e) Considere o caso inicial (conversão completa da amônia), mas sendo alimentados 
200 mol/h de O2. Calcule a taxa de calor retirado e a vazão de água fria necessária. R: (-
22633)+ 2915 = -19718 kJ/h, 117,85 kg/h 
Dados: NH3(g): Cp[J/(gmolºC)] = 39.8 J/(molK) O2(g): Cp = 30,8 J/(molK) 
 NO(g): Cp = 30,7 J/(molK) H2O(g): Cp = 34,8 J/(molK) 
(assuma como constantes na faixa de temperatura de operação) 
 
(6) Calcule a temperatura adiabática de chama do acetileno gasoso em 1 bar nas 
seguintes condições, sendo que os reagentes estão inicialmente a 298 K. Assuma que o 
acetileno reage completamente, formando CO2 e H2O. 
C2H2(g) + 5/2 O2(g)  2 CO2(g) + H2O(g) 
 
(a) Combustão feita com uma mistura estequiométrica de O2 
(b) Combustão feita com uma mistura estequiométrica de ar 
(c) Combustão feita com dobro da quantidade estequiométrica de ar necessária 
 
R: 6171K, 2843K, 1787K, usando Cp(T)