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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 Ci 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) atm hr k atm3⋅ k 1 atm 2 hr⋅ := mmHg 1torr:= b) 1.025 1 atm 2 hr⋅ ⋅ 1.775 10 6−× 1 mmHg2 hr⋅ = c) dCA dt − k CA 3 ⋅ Ri 0.08206 atm L⋅ mol K⋅ ⋅:= T 873K⋅:= pA nA R⋅ T⋅ V nA V CA pA Ri T⋅ dCA dt 1 Ri T⋅ dPA dt ⋅ Ri T⋅ dCA⋅ dt − 1.025 Ri T⋅ CA⋅( )3⋅ dCAdt− 1.025 Ri T⋅( )2⋅ CA3⋅ 1.0251 1 atm 2 hr⋅ ⋅ Ri T⋅( )2⋅ 5.261 103× L 2 mol2 hr⋅ = 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 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 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 ia 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 Autonomia 4day=Autonomia Va 900 min day ⋅ 3⋅ L min ⋅ :=Va 10.9m 3 =Va VO2 Ta T ⋅:=c) mO2 14.3kg=mO2 nO2 MO2⋅:=b) Pid 218.3atm=Pid nO2 R⋅ Ta⋅ Vc :=Pr 197.2atm=Pr nO2 R⋅ Ta⋅ Vc nO2 b⋅− a nO2 2 ⋅ Vc 2 −:= nO2 446.7mol=nO2 P VO2⋅ R T⋅ :=a) b 0.032 L mol ⋅:=a 1.36 atm L 2 ⋅ mol2 ⋅:=R 0.082 atm L⋅ mol K⋅ ⋅:=Vc 50 L⋅:=Ta 298K⋅:= MO2 32 gm mol :=VO2 10 m 3 ⋅:=P 1 atm⋅:=T 273 K⋅:=CNTP 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 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? 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 s M a t e ri a i s e M e t a l u r g i a Provas antigasProvas antigas A resposta é não, pois o número de mols de O 2 requerido (23,7mols) e alimentado (21,5mols) é muito discrepante. Não se trabalhou com 10% de excesso de O 2. nO2req 23.7mol=nO2req nC 1 2 nH⋅ 1 2 ⋅+:= H2 + 1/2O 2 = H2OC + O2 = CO2no de O2 requerido: nH 27.6mol=nH 2 0.015⋅ P⋅ 2 W⋅+:=Balanço do H: W 12.3mol=W 2 0.21 A⋅ 0.118 P⋅ 1 2 0.05⋅ P⋅+ 0.01 P⋅+ − ⋅:= 0.21 A⋅ 0.118 P⋅ 1 2 0.05⋅ P⋅+ 0.01 P⋅+ 1 2 W⋅+Balanço do O 2: nC 16.8mol=nC P 0.118⋅ P 0.05⋅+:=Balanço do C: nO2 21.5mol=nO2 0.21 A⋅:=n o de O2 alimentado: A 102.2mol=A 0.807 P⋅ 0.79 :=0.79 A⋅ 0.807 P⋅Balanço do N2: P 100 mol⋅:= 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 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). 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 kg de ar/kg de pirita A 0.21 MO2⋅ 0.79 MN2⋅+( )⋅ F 3.1= F 1129.5kg:=Find F( ) 1129.5kg=0.21 A⋅ 2 0.43 F⋅ 3 MFe⋅ ⋅ 0.007 0.029+( ) P⋅+ 0.48 F⋅ MS + 0.007 P⋅− Given 0.21 MO2⋅ 0.79 MN2⋅+ 28.84 1 mol =F 1000 kg⋅:= Substituido 1, 2 e 4 em 3, tem-se: (4) 0.43 F⋅ MFe 3 Y⋅Balanço do Fe: (3) 0.21 A⋅ 2 Y⋅ 0.007 0.029+( ) P⋅+ Z+Balanço do O2: (2) 0.48 F⋅ MS Z 0.007 P⋅+Balanço do S : (1) A 122kgmol=A 0.964 P⋅ 0.79 :=0.79 A⋅ 0.964 P⋅Balanço do N2: P 100 kg⋅ mol⋅:=MS 32kg kg mol⋅ ⋅:=MFe 56 kg kg mol⋅ ⋅:=MN2 28 kg kg mol⋅ ⋅:=MO2 32 kg kg mol⋅ ⋅:= 10 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= 11 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 φ 6 ρ S⋅ 1 6 φ⋅ 1 ρ S⋅ N 4 3 ⋅ pi⋅ φ 2 3 ⋅ N 4⋅ pi⋅ φ 2 2 1 ρ S Para 1 grama:(c) φ 21.7nm=φ 2.165 10 8−× m=φ 6 ρ A⋅ :=(b) Adimensional (a) S 4 pi⋅ φ 2 2 V 4 3 pi⋅ φ 2 3 ⋅nm 10 9− m⋅:=A 85 m 2 gm :=ρ 3.26 106× gm m 3 =ρ 3.26 gm cm 3 ⋅:= 12 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 ta 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 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) 13 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) C 1kg:= A B+ 1 A 1 B− 0.12 1 B−( ) 0.025B+ 0.088 0.12 0.12B− 0.025B+ 0.088 B 0.088 0.12− 0.095− := B 0.337= A 1 B−:= A 0.663= A B 1.97= (b) 0.03A⋅ 0.00625B⋅+ 1 100⋅ 2.2= XN2 2.2 100 := 14 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 do 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? 15 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 H 6666.7lb hr =H 2500 lb hr J+:=J 4166.7lb hr =J 2500 lb hr ⋅ 0.85⋅ 0.6 2500⋅ lb hr ⋅− 0.15 := 2500 lb h J+ 0.85⋅ 0.6 2500⋅ lb h J+H 0.85⋅ 0.6 2500⋅ lb h J+H 2500 lb h J+Balanço no evaporador: L 1500 lb hr = L K 1000 lb hr ⋅−:=K 1000 L+ K 2500 lb hr = K 1000 lb hr ⋅ 0.4 :=K 0.4⋅ 1000 lb h r⋅ Balanço no cristalizador:a) 16 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 is 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 0.16 F⋅ 1000 lb hr − 0.16 F⋅ 100⋅ 74.567= %Acuçar_perdida 74.1=%Acuçar_perdida XaB B⋅ 0.16 F⋅ 100⋅:= XaB 0.174=XaB 0.16 F⋅ 0.13 E⋅− B :=0.16 F⋅ XaB B⋅ 0.13 E⋅+d) B 16755.5lb hr =B F E−:=F 24574.7lb hr =F 0.66E 0.21 :=0.59 F⋅ 0.8 F⋅ 0.8E− 0.14 E⋅+ 0.59 F⋅ 0.8 F E−( )⋅ 0.14 E⋅+0.59 F⋅ 0.8 B⋅ 0.14 E⋅+F B E+Balanço no moinho: b) Balanço na peneira: E G H+ E 0.14⋅ G 0.95⋅ E E 0.14⋅ 0.95 H+ E H 0.8526 := E 7819.2lb hr = G E H−:= G 1152.6lb hr = E 0.13⋅ 0.15H⋅ XaG G⋅+ XaG E 0.13⋅ 0.15H⋅− G := XaG 0.0143= água 0.05 0.0143−:= água 0.0357= Açucar = 0.0143, água = 0.0357 e polpa = 0.95 XaG G⋅ 16.499 lb hr = c) 17 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) 18 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 pAr 7.4torr=pAr XAr Par⋅:= pO2 155.9torr=pO2 XO2 Par⋅:=pN2 579.1torr=pN2XN2 Par⋅:=Portanto: Par 742.5torr=Par P pH2O−:=Pressão do ar seco: XAr 0.01:=XO2 0.21:=XN2 0.78:=pH2O 17.54torr:=P 1 atm⋅:=T 293 K⋅:= 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. 19 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 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) O oxigênio é o reagente limitante! X é a quantidade de H2 que reage. Lembrando que a reação é de 1 de H2 para 0,5 de O2. H2 + 0.5 O2 = H2O Início: X+0,4 0,5.X 0 X 0.4 atm⋅+ 0.5X+ 1 atm⋅ X 0.6atm 1.5 := X 0.4atm= pH2 0.4 atm⋅ X+:= pH2 0.8atm= pO2 0.5 X⋅:= pO2 0.2atm= Portanto: XO2 0.2:= XH2 0.8:=
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