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1 D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a Professor:Professor: Francisco JosFrancisco Joséé MouraMoura Bibliografia:Bibliografia: HimmelblauHimmelblau, David M. e , David M. e RiggsRiggs, James B.; Engenharia , James B.; Engenharia QuQuíímica mica -- PrincPrincíípios e Cpios e Cáálculos, 7a edilculos, 7a ediçção, Editoraão, Editora LTC, 2006. LTC, 2006. IntroduIntroduçção aos Processos Quão aos Processos Quíímicosmicos Provas antigas P1Provas antigas P1 2 D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a Provas antigasProvas antigas 3025,1 AA pdt dp ⋅=− Ap t 3 A A Ck dt dC ⋅=− AC Para uma reação em fase gasosa a 600ºC, a velocidade da reação é: Onde: é a pressão parcial da espécie A em atm e Pede-se: a) Qual a unidade da constante 1,025 na equação de velocidade? b) Qual será o valor da constante de velocidade se a pressão for expressa em mmHg. c) Qual será o valor da constante, k, se a equação de velocidade for: é a concentração da espécie A em mol/L e é o tempo em horas Onde: t é o tempo em horas 3 D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a Provas antigasProvas antigas a) Qual será a pressão (atm) do cilindro quando a temperatura ambiente for de 25oC. b) Qual a massa de oxigênio (kg) contida no cilindro completamente cheio? c) Qual será a autonomia, em dias, deste cilindro para um tratamento doméstico de uma sessão diária de 900 minutos com uma vazão de oxigênio de 3 litros por minuto. A oxigenoterapia tem aplicação profilática ou curativa, já que é indicada nos casos hipoxemia de qualquer origem, como por exemplo, no tratamento de doenças pulmonares obstrutivas, pneumonias, enfartos do miocárdio e embolias pulmonares. Um cilindro tipo T (50 litros) de uma determinada Cia. de gases acomoda até 10m3 de oxigênio medicinal medido nas CNTP. Dados: mol g32M 2O = 2 2 mol Latm36,1a ⋅= mol L032,0b = Kmol Latm082,0R ⋅ ⋅ =; ; e 4 D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a d os M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a Provas antigasProvas antigas Seu assistente apresentou em seu relatório técnico os seguintes dados experimentais para a análise de Orsat do gás exaustão da combustão de um óleo em um forno: CO2: 11,8 %; CO: 5,0 %; H2: 1,5 %; O2: 1,0 % e N2: balanço. O óleo está sendo queimado com 10% de excesso ar. Você o cumprimentaria pelo trabalho? 5 D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a Provas antigasProvas antigas Nas plantas industriais algumas vezes usam a pirita (o composto desejado na pirita é FeS2) como fonte de SO2. A rocha de pirita contendo 48,0% de enxofre é completamente queimada por combustão rápida. Todo o ferro forma Fe3O4 na cinza (o produto sólido). O gás de exaustão do queimador passa por uma água de cal (CaO em água) para produzir o bissulfito. O gás de saída do absorvedor tem a seguinte composição em volume: SO2: 0,7 %; O2: 2,9 % e N2: 96,4%. Calcular a quantidade de ar fornecida ao queimador por kg de pirita queimada. Assumir como base de cálculo P = 100 kg.mols. (PM: S: 32; Fe: 56; O: 16 e N: 14). 6 D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a Provas antigasProvas antigas 1) A equação abaixo estima o diâmetro médio de partículas a partir dos valores de densidade e superfície especifica da amostra: espp p S 6d ⋅ρ = Onde: dp é o diâmetro médio da partícula em metros, ρp é a densidade (ρp) das partículas em g/m3 e Sesp é a superfície específica medida pelo método BET (Brunauer-Emmett-Teller) em m2/g (a) Qual é a unidade da constante 6, (b) Calcule o diâmetro médio das partículas (nm) para uma amostra de pó cerâmico de nitreto de alumínio (AlN) com densidade (ρp) igual a 3,26 g/cm3 e superfície específica (Sesp) igual a 85 m2/g, (c) Supondo que as partículas são esféricas deduza a equação acima. Lembrem-se: 3 esf 2 d 3 4V pi= e 2 esf 2 d4S pi= 7 D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o sM a t e r i a i s e M e t a l u r g i a Provas antigasProvas antigas 2) Uma solução aquosa de decapagem (retirada de película depositada) contendo 8,8% de KI (em massa) está sendo preparada para decapar ouro em placas de circuito impresso. A solução desejada deve ser preparada pela combinação de uma solução forte (12% de KI e 3% de I2 em H2O) com uma solução fraca (2,5% de KI e 0,625% de I2 em H2O). (a) Qual deve ser o valor de R, a razão entre as massas de solução forte e fraca para fazer a solução de decapagem desejada e (b) qual será a concentração de I2 na solução final? (2,5 pontos) 8 D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a Provas antigasProvas antigas 3) Um fluxograma simplificado para a fabricação de açúcar é apresentado na figura abaixo. A cana de açúcar é alimentada em um moinho onde o xarope é obtido e o bagaço resultante contém 80% em massa de sólidos. O xarope (E) contendo pedaços de sólidos finamente divididos é alimentado em uma peneira que remove todo o sólido (rejeito) e produz xarope límpido (H), contendo (15%) de açúcar e 85% de água. O evaporador prepara um xarope “pesado” com 40% de açucar e o cristalizador produz 1000lb/h de cristais de açúcar. (2,5 pontos) (a) Calcule a água removida no evaporador, em libras/hora; (b) Calcule as frações mássicas dos componentes na corrente de rejeito G; (c) Calcule taxa de alimentação da cana, em libras/hora; (d) Do açúcar contido na cana, qual a percentagem que é perdida no bagaço? 9 D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a D e p a r t a m e n t o d e C i ê n c i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a d o s M a t e r i a i s e M e t a l u r g i a Provas antigasProvas antigas 4) Responda: (2,5 pontos) a) Uma amostra de ar é coletada sobre a água a 20oC. No equilíbrio a pressão total do ar úmido é 1 atm. A pressão de vapor da água no equilíbrio, a 20oC, é 17,54 torr; a composição do ar seco é 78 mol % de N2, 21 mol % de O2 e 1 mol% de Ar. Calcule as pressões parciais de nitrogênio, oxigênio e argônio na mistura úmida. b) A pressão total de uma mistura de oxigênio e hidrogênio é 1,00 atm. Após a queima da mistura, a água formada é retirada. O gás restante é hidrogênio puro e exerce uma pressão de 0,40 atm quando medido nas mesmas condições de T e V da mistura original. Qual era a composição original da mistura? H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g)
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