6) Uma corrente de gás contendo 60% de etano e 40% de n-butano em massa é aquecida de 150 para 20K a uma pressão de 5 bar. Calcular o calor fornecido por kg de mistura, desprezando-se os efeitos de energia cinética e potencial (478 kJ/kg).

Question

6) Uma corrente de gás contendo 60% de etano e 40% de n-butano em massa é aquecida de 150 para 20K a uma pressão de 5 bar. Calcular o calor forneci...

Ed · Answer

Para calcular o calor fornecido por kg de mistura, precisamos usar a equação do calor:

$$ Q = m \cdot c_p \cdot \Delta T $$

onde:
- $ Q $ é o calor fornecido,
- $ m $ é a massa (1 kg, já que estamos calculando por kg de mistura),
- $ c_p $ é a capacidade calorífica a pressão constante,
- $ \Delta T $ é a variação de temperatura.

1. **Determinar a composição da mistura**:
   - 60% de etano (C₂H₆) e 40% de n-butano (C₄H₁₀).

2. **Encontrar as capacidades caloríficas**:
   - Para o etano, $ c_{p, \text{C₂H₆}} $ é aproximadamente 2.9 kJ/kg·K.
   - Para o n-butano, $ c_{p, \text{C₄H₁₀}} $ é aproximadamente 2.5 kJ/kg·K.

3. **Calcular a capacidade calorífica da mistura**:
   $$
   c_p = (0.6 \cdot c_{p, \text{C₂H₆}}) + (0.4 \cdot c_{p, \text{C₄H₁₀}})
   $$
   $$
   c_p = (0.6 \cdot 2.9) + (0.4 \cdot 2.5) = 1.74 + 1.0 = 2.74 \text{ kJ/kg·K}
   $$

4. **Calcular a variação de temperatura**:
   $$
   \Delta T = T_f - T_i = 20 \text{ K} - 150 \text{ K} = -130 \text{ K}
   $$

5. **Calcular o calor fornecido**:
   $$
   Q = 1 \cdot 2.74 \cdot (-130) = -356.2 \text{ kJ}
   $$

O valor negativo indica que é um calor retirado, mas se você está buscando o calor fornecido, considere o valor absoluto.

Portanto, o calor fornecido por kg de mistura é aproximadamente **356.2 kJ/kg**.

Ed · Answer

Para calcular o calor fornecido por kg de mistura, podemos utilizar a equação da variação de entalpia:

ΔH = ΣnΔHf(produtos) - ΣnΔHf(reagentes)

Onde:
ΔH = variação de entalpia
n = quantidade de substância
ΔHf = entalpia de formação

Considerando que a mistura é composta por 60% de etano e 40% de n-butano, podemos calcular a entalpia da mistura a partir das entalpias de formação dos componentes.

Após calcular a variação de entalpia, podemos utilizar a fórmula Q = m * ΔH para determinar o calor fornecido por kg de mistura, onde Q é o calor, m é a massa e ΔH é a variação de entalpia calculada anteriormente.

Lembrando que é importante considerar as unidades de medida ao longo do cálculo para obter o resultado correto.

Termodinâmica

Lista 4 Balanço Energia

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Lista 4 Balanço Energia

1) Um fluído (ρ = 1 g/cm3) escoa em uma tubulação de diâmetro interno 2 cm a uma taxa de 2 m3/h. Calcule a taxa em que a energia cinética é transportada em J/s (0,870 J/s)

10) Uma mistura composta de 80% e CH4 e 20% de etano em mols é aquecida à pressão constante, de 300 a 600K. Calcule a variação de entalpia para o aquecimento de 1g.mol de mistura (1,49 x 104 J)

11) 100,0 g.mol de benzeno a 30°C são vaporizados a 200°C, à pressão constante de 500 kPa. Calcule ∆H para este processo. (5283 kJ)

12) Ar deverá ser comprimido das condições ambiente (300 K e 1 bar) para ser descarregado a 10 bar e 320K, com uma vazão de 10000 kg/h e tubulação de descarga de 75 mm. Calcule a potência fornecida pelo compressor. (55,8 kW)

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