AULA 3 - PARAMETROS DE DESCRIÇÃO DE PROCESSO

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Introdução a Engenharia Química 
Profª Drª Silvia Vaz Guerra Nista 
Aula 3 
 Principais parâmetros na descrição de 
processos. 
Variáveis de processo 
Densidade ou Massa Específica 
-Razão entre a massa e volume ocupado por uma substância 
 
 
 
 
 
 
 
- Densidade de sólidos e líquidos são relativamente independentes 
de temperatura e pressão 
 
- Também conhecida como massa específica 
 
- Unidades: g/cm3 , lb/in3, kg/L e similares 
 
 
3 
Variável de processo 
Densidade específica ou relativa 
- Razão adimensional de duas densidades: 
1) Densidade de uma substância 
2) Densidade de um substância tomada como referência 
 
 
 
 
- Para líquidos e sólidos, normalmente usa-se a densidade da água a 
4o C como referência ( = 1,0000 g/cm3). Indicar a temperatura! 
 
- A Gravidade específica é a relação entre entre massa da substância 
pela massa de igual volume de água, representada por 
 
ref
xespecífica_densidade



t
td
temperatura da substância X 
temperatura da água 2020d
Densidade de uma 
substância a 20oC 
em relação á água 
a 20o C 
Variáveis de processo 
Volume específico 
- Inverso da densidade, é a razão entre a volume e massa ocupado 
por uma substância 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Unidades: cm3/g, in3/lb, L/kg e similares 
 
 
 


1
m
V
4 
Variáveis de processo 
Composição Química 
- Mol: “a quantidade de substância que contém um número de 
espécies igual ao número de átomos em 0,12 kg de carbono 12” 
 
- Unidade: mol (SI), mas usaremos g mol ou lb mol para evitar 
confusão 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
g mol = massa em g 
 massa molar 
lb mol = massa em lb 
 massa molar 
 Exemplo: 2 lb de NaOH (MM=40) equivalem a 
NaOHmollb050,0
NaOHlb0,40
mollb1
lb00,2 






NaOHmolg7,22
lb1
g454
x
NaOHlb0,40
mollb1
lb00,2 











 5 
Variáveis de processo 
Vazão 
6 
Variáveis de processo 
Composição química de misturas 
- fração mássica de uma substância A 
 
 
 
 
 
 
- fração molar de uma substância A 
 
 
 
 
 
totallb
Alb
ou
totalkg
Akg
totalmassa
Ademassa
XA 
totalmollb
Amollb
ou
totalmolsg
Amolsg
totalmols
Ademols
YA 
7 
Variáveis de processo 
Composição química de misturas 
Uma mistura contém 20% de O2 (MM= 32) e 80% de N2 (MM 28) 
em massa. Qual a fração molar de O2? 
 
Base de cálculo = 100g 
 
 
 
molg625,0
Og32
Omolg1
misturag100
Odeg20
misturag100On
2
22
2 
molg857,2
Ng28
Nmolg1
misturag100
Ndeg80
misturag100Nn
2
22
2 
18,0
857,2625,0
625,0
totalmols
Odemols
Y 2O2 

Variáveis de processo 
Concentração 
1) Concentração em massa/ volume (g/L, kg/m3,etc) 
 
É a massa do soluto em massa contida em um volume de solução 
 
 
 
m = massa de soluto (g, kg, lb,etc) 
V = volume de solução (L, mL, m3, in3,etc) 
 
2) Partes por milhão (ppm) unidade mg/L ou ppm 
 
Unidades mássicas de soluto contida em 1000000 de Unidades 
mássicas de solução 
 
Para soluções aquosas diluídas, 1 ppm = 1 mg/L = 1 g/m3 
 
m = massa de soluto (mg) 
V = volume de solução (L) 
 
 
 
V
m
C 
V
m
C 
Variáveis de processo 
Concentração 
3) Molaridade (M) unidade mol/L ou M 
 
Expressa o número de mols de soluto contidos em 1 L de solução. 
 
 
 
m = massa de soluto (g) 
MM = massa molar do soluto 
V = volume da solução (L) 
 
 
4) Equação de conversão entre unidades de concentração 
 
 
 
 
 
d = densidade (g/mL); C = concentração (g/L) 
X = fração mássica; MM = massa molar (g/mol); M=molaridade 
 
VMM
m
M


1000
ppm
MMMXd10C  8 
Variáveis de processo 
Concentração 
Ex. Uma solução de H2SO4 é 0,0100 M. Qual sua concentração em 
g/L; X e ppm (MM H2SO4 = 98) 
1000
ppm
MMMX10C % 
a) concentração 
em g/L 
 
C = MM x M 
C = 98,08 * 0,01 
C = 0,981 g/L 
b) ppm 
 
MM x M = ppm 
 1000 
98,08 X 0,01 = ppm 
 1000 
ppm = 981 ppm ou 
mg/L 
c) X% 
 
MM x M = 10 x  x X% 
 
Considerar d  1 g/mL, 
pois a solução é diluída. 
 
98,08 x 0,01 = 10 x 1 x 
X% 
 
X = 0,0981% 
Variáveis de processo 
Temperatura 
Ponto de ebulição 
da água 
Zero absoluto 
Ponto de congelamento 
da água 
F
a
h
re
n
h
e
it
 
R
a
n
k
in
e
 
K
e
lv
in
 
C
e
ls
iu
s
 
0 -459,67 
32 
212 
492 
672 
180 
-273,15 0 
273 
373 
0 
100 
100 
- Rankine e Kelvin são escalas absolutas 
- Celsius e Fahrenheit são escalas relativas 
oF = oR 
oC =  K 
oC = 1,8 oF 
K = 1,8 oR 
Variáveis de processo 
Temperatura 
T(°F) = 1,8T(°C) + 32 
T(°R) = T(°F) + 459,67 
T(°F) = 1,8T(K) + 459,67 
T(°R) = 1,8T(K) 
T(K) = T(°C) + 273,15 
T(°R) = 1,8T(°C) + 491,67 
 
Usando as equações ao lado, 
100oC = 273,15 K = 671,6 °R = 212oF 
9 
• Unidades derivadas envolvendo temperatura, normalmente 
referem-se a T (variação de temperatura). Usar para 
conversão: 
oF = oR oC =  K oC = 1,8 oF K = 1,8 oR 
• Equações para conversão de temperatura pontual 
 
Você sabe? 
Quem faz mais pressão no solo? 
a) Uma bailarina com 50 Kg que fica nas pontas dos pés. 
Onde tais calçados possuem extremidades com 
aproximadamente 5 cm², totalizando para o par 10 cm². 
b) Um carro de 1 tonelada, no qual a área de contato com o 
chão de cada pneu é de aproximadamente 500 cm². 
P= 
𝑭
𝑨
 
Variáveis de processo 
Pressão 
Variáveis de processo 
Pressão 
Pressão absoluta: Pressão positiva a partir 
do vácuo completo. 
Pressão manométrica ou relativa: 
Diferença entre a pressão medida e a 
pressão atmosférica. 
Pressão diferencial 
 Quando um sensor mede a diferença entre duas 
pressões desconhecidas, sendo que nenhuma delas a 
pressão atmosférica, então essa pressão é conhecida como 
pressão diferencial. 
 
 Essa diferença de pressão pode ser utilizada para 
medir indiretamente outras grandezas como vazão, nível e 
etc. 
Variáveis de processo 
Pressão 
- Vamos considerar este exemplo: 
 
- A pressão exercida somente pelo gás é a chamada pressão 
manométrica 
- A pressão exercida pelo gás mais a pressão exercida pela 
atmosfera sobre o cilindro nos dá a pressão absoluta. A pressão 
absoluta é a pressão total de um certo ponto ou lugar, ou seja, é o 
somatório de todas as contribuições para o aumento da mesma 
 
Pressão absoluta = pressão atmosférica (pressão 
barométrica) + pressão manométrica 
Gás 
patm 
Obs: psia (psi absoluto);psig (psi manométrica) 
Variáveis de processo 
Pressão 
10 
Exercícios de Fixação 
Obs: Estes exercícios devem compor a Lista de Exercícios a ser entregue. 
Exercício 2.5 
Exercício 2.4 
Um garçom de um bar diz que seu rum, de um tipo especial, é tão forte que os cubos de gelo afundam 
nele. Isso é possível ? 
Você foi solicitado a definir o volume de contêineres a serem utilizados para embalar 1.000 lb de 
Óleo de semente de algodão, que apresenta densidade relativa de 0,926. Qual seria o volume mínimo 
desses tambores expresso em galões? 
Exercício 3.1 
Exercício 3.2 
Exercício 3.3 
Exercício 3.4 
Transforme: 
Exercício 3.5 
Exercício 3.6 
Exercício 3.7Exercício 3.8 
Exercício 3.9 
Exercício 3.10 
Converta o seguinte: 
(a) 120 lb mol de NaCl para g. 
(b) 120 g mol de NaCl para lb. 
(c) 120 lb de NaCl para g mol. 
(d) 120 g de NaCl para lb mol. 
(a) Qual é a massa molecular do CaCO3 ? 
(b) Quantos g mols existem em 10 g de CaCO3 ? 
(c) Quantas lb mol existem em 20 lb de CaCO3 ? 
(d) Quantos g existem em 2 lb mol de CaCO3 ? 
 
Exercício 3.11 
Exercício 3.12 
Exercício 3.13 
Calcule a fração Molar e ppm a partir de uma concentração em g/L. 
Uma solução de HNO3, em água tem densidade relativa de 1,10 a 25°C. A concentração do HNO3 
corresponde a 15g/L de solução. Determine: 
 
a. A fração molar do HNO3, na solução 
b. ppm de HNO3 na solução 
 
Escolhendo uma Base 
A desidratação de alcanos de pequena massa molecular pode ser conduzida sobre um catalisador 
de óxido de cério (CeO). Quais são as frações mássicas de Ce e O no catalisador ? 
 
 
Você é encarregado de preparar uma solução de laboratório de H2SO4 0,10 molar (0,10 mol H2SO4/L) 
a partir de H2SO4 concentrado (96%). Ao procurar a densidade relativa de H2SO4 96%, você encontra 
o valor 1,858. A partir disso calcule: 
(a) O peso de ácido 96% requerido por litro de solução a 0,1 molar. 
(b) O volume de ácido 96% usado por litro de solução a 0,1 molar 
(c) A densidade da solução a 0,1 molar. 
 
 
 
Exercício 3.14 
Exercício 3.15 
Exercício 3.16 
A tabela lista teores de Fe, Cu e Pb em papel de embalagem de Natal de duas marcas diferentes. Converta 
os números em ppm para frações mássicas em uma base isenta de papel. 
 
 Concentração, ppm 
 Fe Cu Pb 
Marca A 1310 2000 2750 
Marca B 350 50 5 
 
Sedimentos portuários na área de New Bedford, Massachusetts, contem PCBs em níveis até 190.000 ppm, 
de acordo com um relatório preparado pelo escritório de Gerenciamento da Zona Costeira. Qual é o valor 
dessa concentração em porcentagem ? 
 
O NIOSH – The National Institute for Occupational Safety and Health (Instituto para Segurança e Saúde 
Ocupacional) – estabelece padrões para CCl4 no ar em 12,6 mg/m
3 (média ponderada no tempo 
durante 40 h), o CCl4 encontrado em uma amostra é de 4800 ppb (partes por bilhão; bilhão = 10
9). 
A amostra excede o padrão do NIOSH ? Responda com atenção 
 
 
Até a próxima aula......