Um tanque de 500 L contém 100 kg de nitrogênio a 150 K. Para o projeto do tanque a pressão deve ser estimada por dois métodos diferentes. (a) Tabel...

Para estimar a pressão do tanque de nitrogênio, podemos utilizar dois métodos diferentes: (a) Tabelas de nitrogênio: - Primeiro, precisamos determinar o volume específico do nitrogênio a 150 K. Podemos encontrar esse valor em tabelas termodinâmicas, que nos dão o volume específico em m³/kg. Supondo que o volume específico seja de 0,0085 m³/kg, podemos calcular o volume ocupado pelos 100 kg de nitrogênio: 100 kg * 0,0085 m³/kg = 0,85 m³. - Agora, podemos calcular a pressão utilizando a equação de estado dos gases: PV = mRT. Sabemos que o volume é de 500 L = 0,5 m³, a massa é de 100 kg, a temperatura é de 150 K e a constante dos gases é R = 8,314 J/(mol.K). Precisamos converter a massa de nitrogênio em mols, utilizando a massa molar do nitrogênio (28 g/mol): 100 kg / 28 g/mol = 3571,4 mol. Substituindo na equação, temos: P * 0,5 m³ = 3571,4 mol * 8,314 J/(mol.K) * 150 K. Resolvendo para P, obtemos: P = 3,9 MPa. (b) Gás ideal: - Podemos utilizar a equação dos gases ideais para estimar a pressão do tanque: PV = nRT. Sabemos que o volume é de 500 L = 0,5 m³, a temperatura é de 150 K e a constante dos gases é R = 8,314 J/(mol.K). Precisamos determinar o número de mols de nitrogênio no tanque. Para isso, podemos utilizar a massa de nitrogênio e a massa molar do nitrogênio (28 g/mol): 100 kg / 28 g/mol = 3571,4 mol. Substituindo na equação, temos: P * 0,5 m³ = 3571,4 mol * 8,314 J/(mol.K) * 150 K. Resolvendo para P, obtemos: P = 3,9 MPa. Portanto, a pressão estimada do tanque de nitrogênio é de 3,9 MPa, tanto pelo método das tabelas de nitrogênio quanto pelo método do gás ideal.