PROVAS ANTIGAS QUESTOES E RESPOSTAS P1 CONT 4

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Professor: Francisco José Moura
Bibliografia: Himmelblau, David M. e Riggs, James B.; Engenharia 
Química - Princípios e Cálculos, 7a edição, Editora LTC, 2006. 
Introdução aos Processos Químicos
Provas antigas P1
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Provas antigas
1)
a) A concentração média de PCBs na atmosfera em torno dos
Grandes Lagos é de cerca de 2 ng/m3. Qual é essa concentração
em moleculas/cm3? O peso molecular médio do PCB é 320 uma.
b) Em uma determinada localidade a concentração média de dióxido
de enxofre gasoso (SO2) na atmosfera é de 50mg/m3. Qual é o valor
desta concentração de SO2 em partes por bilhão (ppb) a 25oC e 1
atm. Dado: Massa molar do SO2: MSO2 = 64 g/mol.
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Provas antigas
1)
a) A concentração média de PCBs na atmosfera em torno dos
Grandes Lagos é de cerca de 2 ng/m3. Qual é essa concentração
em moleculas/cm3? O peso molecular médio do PCB é 320 uma.
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Provas antigas
b) Em uma determinada localidade a concentração média de dióxido de
enxofre gasoso (SO2) na atmosfera é de 50µg/m3. Qual é o valor
desta concentração de SO2 em partes por bilhão (ppb) a 25oC e 1
atm. Dado: Massa molar do SO2: MSO2 = 64 g/mol.
(a) Cmoléculas 2 10
9−
⋅
gm
m3
⋅
1mol
320gm
⋅
1 m⋅( )3
100 cm⋅( )3
⋅
6.02 1023⋅
mol
⋅:= Cmoléculas 3.76 10
6
×
1
cm3
=
(b) CSO2 50
µg
m3
:= T 298K:= P 1atm:= P 101325 Pa= V 1m3:=
Ri 8.314
Pa m3⋅
mol K⋅
⋅:= ppb
nSO2
nmistura
109⋅ ppb
50 10 6−⋅ gm⋅
1 mol⋅
64 gm⋅
⋅
P V⋅
Ri T⋅






109⋅:= ppb 19.1=
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Provas antigas
2) Existe hélio a 30,2oC no sistema ilustrado abaixo. O volume no
bulbo 1 até a marca b é 100,5cm3 e o volume do bulbo 2 entre as
duas marcas a e b é 110,0 cm3. A pressão exercida pelo hélio é
medida pela diferença entre os níveis de mercúrio no equipamento
e no braço evacuado do manômetro. Quando o nível está em a, a
diferença de nível é de 20,14mm. Qual a massa de hélio no
equipamento?
Dados: A densidade do mercúrio a 30,2oC é 13,521g/cm3, a
aceleração da gravidade 9,80665 m/s2 e a massa atômica
do He é 4uma.
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Provas antigas
m 892 µg=m n MHe⋅:=n 2.23 10
4−
× mol=n
P V⋅
Ri T⋅
:=
P 2670.478Pa=P ρHg g⋅ h⋅:=
h 2.014 10 2−× m=ρHg 1.352 10
4
×
kg
m3
=
g 9.80665
m
s2
:=ρHg 13.521
gm
cm3
:=h 20.14mm:=
V 2.105 10 4−× m3=V 210.5cm3=V V1 V2+:=
Ri 8.314
Pa m3⋅
mol K⋅
⋅:=V2 110.0cm
3
:=V1 100.5cm
3
:=
MHe 4
gm
mol
:=T 303.2K=T 30.2 273+( ) K⋅:=
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Provas antigas
3) Um experimento sobre a taxa de crescimento de certos micro-
organismos requer que se estabeleça um ambiente de ar úmido
enriquecido em oxigênio. Três correntes são alimentadas em um
evaporador para produzir a corrente com a composição desejada.
As três correntes de entrada são:
i) Água líquida, alimentada na vazão de 20 cm3/min;
ii) Ar (21% de O2 e 79% de N2, em base molar);
iii) Oxigênio puro, com vazão molar igual a (1/5) da vazão do ar.
A corrente de saída, no estado gasoso, apresenta 1,5% de H2O, em
base molar.
(a) Construa o fluxograma do processo 
(b) Calcule fluxos molares de ar e de oxigênio puro e 
(c) Calcule fluxo molar de produto e a sua composição.
Dados: Densidade da água líquida: ρ = 1 g/cm3 e Massa molar da
água: MH2O = 18 g/mol.
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Provas antigas
A 12.2
mol
min
=A
1
5
Q⋅:=Q 60.8
mol
min
=Q
y P⋅
0.79
:=(b) 
x 0.337=x 1 y− 0.015−:=x y+ 0.015+ 1Lembrando:
0.79 Q⋅ y P⋅Balanço da N2:
y 0.648=y
P W−
P
0.79
0.2P
0.79
+
:=
W 0.015 P⋅Balanço da H2O:
W
y P⋅
0.79
+ 0.2
y P⋅
0.79
⋅+ PW Q+ A+ PBalanço global:
P 74.1
mol
min
=P
W
0.015
:=
W 1.111
mol
min
=W 20
cm3
min
1gm
cm3
1mol
18gm
⋅:=(c) 
(a) 
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Provas antigas
4) Metanol pode ser produzido a partir da seguinte reação: CO2 + 3H2→
CH3OH + H2O. A alimentação nova (A) do processo contém 28% de
CO2, 70% de H2 e 2% de inerte (molar). O efluente do reator passa por
um condensador que remove essencialmente todo o metanol e a água
formados (C) e nenhum dos reagentes ou inertes. Estas substâncias
são recicladas (R) para o reator. Uma purga (P) é realizada de forma a
controlar a concentração de inerte na alimentação. A corrente de
reciclo tem 10% de inerte. A conversão por passe de H2 no reator é de
60%. Tomar como base de cálculo 100 moles/s para a alimentação
nova (A). (a) Montar o fluxograma do balanço de massa para este
processo contínuo em regime permanente e Calcule (b) os fluxos
molares C, P e R, (c) os percentuais de CO2 e H2 no reciclo e (d) a
conversão global do hidrogênio.
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Provas antigas
XH2 0.9 XCO2−XCO2 XH2+ 0.1+ 10.7 A⋅ XH2 P⋅ 2 0.5⋅ C⋅+ 0.5 C⋅+Balanço da H2:
XCO2
0.28 A⋅ 0.5 C⋅−
P
0.28 A⋅ XCO2 P⋅ 0.5 C⋅+Balanço do C:
P 20
mol
s
=P
0.02 A⋅
0.1
:=0.02 A⋅ 0.1 P⋅Balanço do Inerte:
XMe XH2OMetanol e água formam na proporção de 1:1:A 100
mol
s
:=Base cálculo:(b) 
CO2 + 3H2 = CH3OH + H2O
(a) 
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Provas antigas
χglobal 0.857=χglobal
0.7 A⋅ 0.5 P⋅−
0.7 A⋅
:=(d) 
XI 0.1:=XH2 0.5=XCO2 0.4=(c) 
R 60
mol
s
=R
0.4 0.7⋅ A 0.5P−
0.5 0.4 0.5⋅−
:=0.5R 0.7A 0.5 R⋅+( ) 0.4⋅ 0.5 P⋅−
XH2 0.5=XH2 0.9 XCO2−:=XCO2 0.4=XCO2
0.28 A⋅ 0.5 C⋅−
P
:=
C 40
mol
s
=C
0.7 A⋅ 0.9 P⋅− 0.28 A⋅+
2
:=0.7 A⋅ 0.9 P⋅ 0.28 A⋅− 0.5 C⋅+ 2 0.5⋅ C⋅+ 0.5 C⋅+
0.7 A⋅ 0.9
0.28 A⋅ 0.5 C⋅−
P
−






P⋅ 2 0.5⋅ C⋅+ 0.5 C⋅+0.7 A⋅ 0.9 XCO2−( ) P⋅ 2 0.5⋅ C⋅+ 0.5 C⋅+