Capítulo 6. Misturas de Gases

Transcrição

1 Caítlo 6 stras de Gases

2 Objetvos Desenvolver regras ara se estdar as roredades de stras de gases não-reatvos co base no conhecento da coosção da stra e das roredades dos coonentes ndvdas Defnr grandezas tlzadas ara descrever a coosção de a stra Prever o coortaento T de stras de gases deas

3 6.. Coosção de a stra de Gases Para se deternar as roredades terodnâcas de a stra de gases, é recso conhecer a coosção da stra e as roredades dos coonentes ndvdas Há das foras de se descrever a coosção de a stra: Análse olar: A referênca é o núero de oléclas de cada sbstânca Análse Gravétrca: A referênca é a assa de cada sbstânca Ex.: ol de H O 6,03 x 0 3 oléclas de H O ol de H O ~ 8 g de H O ~ 8 kg/kol (ága) (assa oleclar, assa olar Peso oleclar)

4 6.. Coosção de a stra de Gases stra de coonentes assa da stra: assa total dos coonentes úero de ols da stra: o total de oléclas dos coonentes

5 6.. Coosção de a stra de Gases A assa de a stra é gal à soa das assas de ses coonentes O núero de ols de a stra de sbstâncas não-reatvas é gal à soa dos núeros de ols de ses coonentes

6 6.. Coosção de a stra de Gases Frações ássca e olar A relação entre a assa de coonente e a assa total da stra é chaada de fração ássca Y A relação entre o núero de ols de coonente e o núero de ols total total da stra é chaada de fração olar y

7 6.. Coosção de a stra de Gases A soa das frações olares e das frações ásscas de a stra é gal a Y y

8 6.. Coosção de a stra de Gases assa oleclar de a stra Sbstânca ra: kol kg stra: y (assa oleclar aarente) R R (Constante de gás da stra)

9 6.. Coosção de a stra de Gases assa oleclar de a stra A assa oleclar da stra tabé ode ser escrta e fnção da fração ássca ( ) Y y Y E as frações ássca e olar se relacona a artr de:

10 6.. Exelo Frações ássca e olar de a stra de gases Consdere a stra de gases co 3 kg de O, 5 kg de, e kg de CH 4. Deterne (a) a fração ássca de cada coonente, (b) a fração olar de cada coonente e (c) a assa oleclar éda e a constante de gás da stra. Solção: (a) assa total da stra: kg Frações ásscas: Y 0,5 Y 0, 5 Y3 0,

11 6.. Exelo (b) Para encontrar as frações olares, deternaos rero o núero de ols de cada coonente 3 3 0,094 kol 5 8 0,79kol ,750kol 3 0, ,79 + 0,750,03kol Frações olares: 3 y 0,09 y 0, 75 y 0, 733 3

12 6.. Exelo (c) assa oleclar da stra 0,03 9,6 kg kol Constante de gás da stra R R ( kol. ) 8,34 kj 9,6 kg kol 0,44kJ ( kg.)

13 6.3. Coortaento T: Gases Ideas odelo de Gás deal: Esaçaento nteroleclar elevado erte desrezar o efeto das forças nteroleclares (atração, relsão) sobre o coortaento --T. R T Gases reas se aroxa deste odelo qando à baxa ressão o à alta teeratra (e relação ao onto crítco) Qando dos o as gases deas se stra, a stra tabé se coorta coo gás deal

14 6.3. Coortaento T: Gases Ideas Le de Dalton das ressões adtvas A ressão total de a stra de gases é gal à soa das ressões qe cada gás exercera se exstsse soznho à teeratra e vole da stra ( T, ) ressão total ressão do coonente

15 6.3. Coortaento T: Gases Ideas Le de Aagat dos voles adtvos O vole de a stra de gases é gal à soa dos voles qe cada gás ocara se exstsse soznho à teeratra e ressão da stra ( T, ) vole total vole do coonente

16 6.3. Coortaento T: Gases Ideas Para os gases deas, e ode ser relaconados co a fração olar sando a relação dos gases deas ara os coonentes e ara a stra ( ) y T R T R T, ( ) y T R T R T, Ass y ote qe (ara os gases deas): y y ressão arcal vole arcal

17 6.4. Proredades de stras: Gases Ideas Proredades Extensvas ] ] ] s s S S h h H H U U

18 6.4. Proredades de stras: Gases Ideas Proredades Extensvas (varações) ] ] ] Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ Δ s s S S h h H H U U

19 6.4. Proredades de stras: Gases Ideas Proredades Intensvas Y kg] y kol] h Y h kg] h y h kol] s Y s kg.] s y s kol.]

20 6.4. Proredades de stras: Gases Ideas Proredades Intensvas c P Y c P kg.] c P y c P kol.] c Y c kg.] c y c kol.]

21 6.4. Proredades de stras: Gases Ideas Proredades Intensvas Para a varação da entroa, cada coonente é toado coo sb-sstea Δs Δs s s,, s s,, R R ln ln,,,, c c P P ln ln T T T T,,,, R R ln ln,,,, kg.] kol.]

22 6.3. Exelo stra de dos gases deas e tanqe U tanqe rígdo é dvddo e dos coartentos or a ebrana. U coartento conté 7 kg de O a 40 o C e 00 kpa. O otro conté a 0 o C e 50 kpa. A ebrana se roe e os gases se stra. Aós estabelecdo o eqlíbro, deterne: (a) A teeratra da stra (b) A ressão da stra Dados: c v ( ) 0,743 kj/kg. c v (O ) 0,658 kj/kg. ote qe este é sstea solado e qe não há trabalho de frontera!

23 6.3. Exelo (a) coo a assa de cada coonente é fxa e não há calor o trabalho: ΔU ΔU + ΔU 0 [ c ( T T )] + [ c ( T T )] 0 O O Sbsttndo os valores e resolvendo ara a teeratra da stra, teos: T 3, o C

24 6.3. Exelo (b) a ressão fnal é deternada a artr da le dos gases deas: R T kol 0, O O O onde: 3 8,0 + + O O R T R T e: Portanto: kpa 4,5 R T ote qe tabé dava or T R

25 6.4. Exelo U tanqe rígdo solado é dvddo e dos coartentos. U coartento conté 3 kol de O e o otro conté 5 kol de CO. Incalente, abos os gases estão a 5 o C e 00kPa. A artção é reovda e os dos gases ode se strar. Consderando qe a vznhança esteja a 5 º C e qe abos os gases se coorta coo gases deas, deterne a varação da entroa no rocesso. ote qe este é sstea solado e qe não há trabalho de frontera!

26 6.4. Exelo Solção: Coo adotaos a hótese de stra de gases deas e os dos gases estão ncalente à esa ressão e teeratra, a teeratra e a ressão fnal da stra serão de 5 o C e 00kPa. Sera sto verdadero ara a stra de dos gases reas? Por qe?

27 6.4. Exelo E stras de gases reas, as nflênca das nterações nteroleclares gera desvo nas relações dos gases deas, coo a Le de Dalton e a Le de Aagat.

28 6.4. Exelo A varação da entroa do sstea é gal à soa das varações da entroa de ses sb-ssteas, sto é, os coonentes. Usando a base olar: ΔS T,, ln ln ΔS Δ s cp R T,, ] as: 00 kpa y e:,,,,, T T,, y Δ,, S R ln R ln y,,

29 6.4. Exelo Sbsttndo os valores: O CO kol O CO yo 0,375 y 0, 65 CO ( 3 ln0, ln0,65) 44 kj kg ΔS R ln y, 8,34