Balanço de Massa e Energia Aula 4



Documentos relacionados
Propriedades de substâncias puras, simples e compressíveis

8 PRESSÃO DE VAPOR, SATURAÇÃO, CONDENSAÇÃO E VÁCUO

PROF. KELTON WADSON OLIMPÍADA 8º SÉRIE ASSUNTO: TRANSFORMAÇÕES DE ESTADOS DA MATÉRIA.

3.2 Equilíbrio de Fases Vapor - Líquida - Sólida numa Substância Pura Consideremos como sistema a água contida no conjunto êmbolo - cilindro abaixo:

Propriedades de uma Substância Pura

2 Comportamento Termodinâmico de Fluidos no Reservatório

Curso de Farmácia. Operações Unitárias em Indústria Prof.a: Msd Érica Muniz 6 /7 Período DESTILAÇÃO

A matéria possuem 7 estados físicos...

ESTADOS FÍSICOS DA MATÉRIA


Módulo VIII Princípios da Psicrometria. Bulbo Seco e Úmido. Cartas Psicrométricas.

MUDANÇA DE ESTADO FÍSICO, PRESSÃO DE VAPOR... *

Física 2ª série Ensino Médio v. 2

Matéria: Química Assunto: Materiais Prof. Gilberto Ramos

Química Geral PROF. LARISSA ROCHA ALMEIDA - CURSINHO VITORIANO 1

Sólidos, líquidos e gases

Vaporização, evaporação e ebulição: é a passagem do estado liquido para o estado gasoso (vapor).(aquecimento);

EM34F Termodinâmica A

Propriedades físicas e químicas das substâncias

TERMODINÂMICA CONCEITOS FUNDAMENTAIS. Sistema termodinâmico: Demarcamos um sistema termodinâmico em. Universidade Santa Cecília Santos / SP

Propriedades físicas e químicas das substâncias

Transformações físicas de substâncias puras Aula 1

Transições de Fase de Substâncias Simples

Termodinâmica. Prof. Agostinho Gomes da Silva

Aluno (a): Professor:

Mudanças de Fase. Estado de agregação da matéria

Sumário. Materiais. Algumas propriedades físicas e químicas dos materiais

03/04/2016 AULAS 11 E 12 SETOR A

Sistemas termodinâmicos simples

Diagramas de Fase. Objetivos:

Se um sistema troca energia com a vizinhança por trabalho e por calor, então a variação da sua energia interna é dada por:

A Matéria e Diagrama de Fases. Profº André Montillo

Mudanças de fase. Temperatura e pressão críticas Os gases são liquefeitos sob o aumento da pressão a uma temperatura.

Ciclos de Potência a vapor. Ciclo Rankine

H idrosfera D istribuição e Im portância

Propriedades Coligativas. Profa. Kátia Aquino

Liquido saturado é aquele que está numa determinada temperatura e pressão eminente de iniciar a transformação para o estado vapor.

Métodos de determinação da Massa Molecular

Química Fascículo 07 Elisabeth Pontes Araújo Elizabeth Loureiro Zink José Ricardo Lemes de Almeida

Aula: 16.2 Assíncrona Tema: Calor e temperatura

METEOROLOGIA OBSERVACIONAL I UMIDADE DO AR. Ar úmido CONCEITO DE AR SECO, AR ÚMIDO E AR SATURADO

Exercícios Sobre MudanÇas de estados físicos e diagramas

C.(30 20) (30 20) ,2.(30 130) = =

Estados Físicos Da Matéria

a) Incorreta. O aumento da temperatura desloca o equilíbrio para o lado direito, no sentido da formação do vapor (transformação endotérmica).

1 - Etapas do método científico.

Características e os efeitos das propriedades coligativas

p A = p B = = ρgh = h = Por outro lado, dado que a massa total de fluido despejada foi m, temos M 1 m = ρ(v 1 + V 2 ) = ρ 4 H + πd2 4 h = H = 4

Fase Identifica um estado uniforme de

PORTAL DE ESTUDOS EM QUÍMICA PROFESSOR PAULO CESAR ( MATÉRIA E SUAS TRANSFORMAÇÕES

Ar Condicionado e Refrigeração Ciclos de Refrigeração

A MATÉRIA E SEUS ESTADOS FÍSICOS I TRIMESTRE CIÊNCIAS NATURAIS SABRINA PARENTE

- A velocidade da reação direta (V1) é igual à velocidade da reação inversa (V2) V 1 = V 2

Propriedades coligativas

Solidificação: é o processo em que uma substância passa do estado líquido para o estado sólido.

x = X = 4 minutos antes V = λ. f 30 = λ. 10 λ = 3 m a) Ultra-som (acima de Hz) λ = 0,008 m 320 = λ b) Infra-som (abaixo de 20 Hz)

Mudanças de estado da água: fusão, solidificação, evaporação, ebulição, condensação...

Problemas de termologia e termodinâmica vestibular UA (1984)

QUÍMICA. Questão 31. Questão 32

Aula 2: Calorimetria

b)condução.- O vapor d água e os aerossóis aquecidos, aquecerão por contato ou condução o restante da mistura do ar atmosférico, ou seja, o ar seco.

ATIVIDADE II COLÉGIO TIA IVONE - CTI. PROFESSOR: NEW CRISTIAN SÉRIE: 1ª SÉRIE DO ENSINO MÉDIO Aluno(a): 1. Conceitue:

O interesse da Química é analisar as...

Estados Físicos da matéria

FENÔMENOS DE TRANSPORTE 2 CONDICIONAMENTO DE AR E PSICOMETRIA

Como os seres vivos modificam o ambiente?

Calor absorvido; gás ideal; expansão isotérmica e reversível: a energia das moléculas não varia quando T é cte

Introdução. Muitas reações ocorrem completamente e de forma irreversível como por exemplo a reação da queima de um papel ou palito de fósforo.

Disciplina de Termodinâmica

Pesquisa de corpo estranho. (a) kcal/. kg ºC (b) joule/molg.ºk (c) Torr. 1/molg.ºK (d) At.m 3 /molg.ºk (e) At.l/molg.ºK

Resoluções dos exercícios propostos

LISTA DE EXERCÍCIOS ESTUDO DOS GASES

Equilíbrio Físico. Equilíbrio físico estado no qual duas ou mais fases de uma substância coexistem sem uma tendência a mudança.

REVISÃO PARA AVALIAÇÃO 1º BIMESTRE CIÊNCIAS

Atividade 1: Grandezas Químicas

Roteiro de Estudos 2 trimestre 2015 Disciplina: Química 9º ANOS

Considerações sobre psicrometria

Aluno (a): Nº. Disciplina: Química Goiânia, / / 2014

ESTADOS DA MATÉRIA. O átomo é composto por outras partículas ainda menores.

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ALIMENTOS ANÁLISES TÉRMICAS DE ALIMENTOS

Propriedades da matéria (Continuação)

Propriedades Coligativas

CAPÍTULO 13 EQUILÍBRIO DE FASES E SOLUÇÕES MOLECULARES. 2. Equilíbrios de fases entre líquidos e seus vapores

Capítulo 2. A 1ª Lei da Termodinâmica

Janine Coutinho Canuto

EQUILÍBRIO QUÍMICO 1

Do ponto de vista da Termodinâmica, gás ideal é aquele para o qual vale, para quaisquer valores de P e T, a equação de estado de Clapeyron:

2- TRABALHO NUMA TRANSFORMAÇÃO GASOSA 4-1ª LEI DA TERMODINÂMICA

Água como solvente. Objectivos de Aprendizagem. No final desta lição, você será capaz de:

Propriedades das Soluções

SUBSTÂNCIAS E MISTURAS. Professor: Antonio Sorrentino

RESUMOS TEÓRICOS de QUÍMICA GERAL e EXPERIMENTAL

Profa. Maria Fernanda - Química nandacampos.mendonc@gmail.com

Propriedades Coligativas Aula 3

3 Propriedades Coligativas

1- PROPRIEDADES DAS SOLUÇÕES OU PROPRIEDADES COLIGATIVAS

2. Assinale a alternativa que apresenta, na seqüência, os termos corretos que preenchem as lacunas da seguinte afirmativa:

Mudanças de estado. A matéria pode se apresentar, basicamente, em três estados de agregação, também chamados estados físicos ou fases.

Fig.: Esquema de montagem do experimento.

QUÍMICA TECNOLÓGICA I

Transcrição:

Gases e Vapores Na maioria das pressões e temperaturas, uma substância pura no equilíbrio existe inteiramente como um sólido, um líquido ou um gás. Contudo, em certas temperaturas e pressões, duas ou mesmo três fases podem coexistir simultaneamente. Exemplo 1) Água pura é um gás a 130ºC e 100 mmhg, e um sólido a - 40ºC e 10 atm, mas a 100ºC e 1 atm pode ser um gás, um líquido ou uma mistura dos dois, e aproximadamente a 0,0098 ºC e 4,59 mmhg pode ser um sólido, um líquido, um gás ou qualquer combinação dos três. 1

Gases e Vapores Diagrama de Fases 2

Gases e Vapores Diagrama de Fases Termos importantes que podem ser definidos em referência ao diagrama de fases: 1. Se T e P correspondem a um ponto sobre a curva de equilíbrio líquido-vapor para uma determinada substância, P é a pressão de vapor da substância à temperatura T, e T é o ponto de ebulição (mais precisamente, a temperatura do ponto de ebulição) da substância à pressão P. 2. O ponto de ebulição de uma substância a P = 1 atm é seu ponto de ebulição normal. 3. Se (T,P) cai sobre a curva de equilíbrio sólidolíquido, então T é o ponto de fusão ou ponto de congelamento à P. 3

Gases e Vapores Diagrama de Fases 4. Se (T,P) cai sobre a curva de equilíbrio sólidovapor, então P é a pressão de vapor do sólido à temperatura T e T é o ponto de sublimação à pressão P. 5. O ponto (T,P) no qual a fase sólida, líquida e vapor podem coexistir é chamado ponto triplo da substância. 6. A curva de equilíbrio líquido-vapor termina na temperatura crítica e na pressão crítica (T c, P c ) Acima e à direita do ponto crítico nunca podem coexistir duas fases separadas. 4

Gases e Vapores Diagrama de Fases Líquido Gás Líquido- Vapor Vapor A Curva T 1 representa uma isoterma a alta temperatura, e nesta condição a substância está longe da região de condensação. A medida que a temperatura diminui, as isotermas se aproximam da região de condensação, representada pela curva ACB. As substâncias com isotermas representadas pelas temperaturas T 3 e T 4, que alcançam a curva ACB, apresentam três regiões distintas: região de vapor à direita de ACB, região de líquido à esquerda de ACB e região de duas fases abaixo de ACB. 5

Gases e Vapores Diagrama de Fases Líquido Gás Líquido- Vapor Vapor Quando uma massa de um líquido puro mantida a temperatura constante sofre uma redução de pressão, este líquido começa a entrar em ebulição quando um certa pressão é alcançada. Esta pressão variará com a temperatura constante em que o líquido é mantido, mas para cada temperatura haverá apenas uma pressão em que a ebulição do líquido ocorrerá. 6

Gases e Vapores Diagrama de Fases Líquid o Gás Vapor Se o líquido no ponto P à temperatura T 4 tiver sua pressão reduzida até alcançar o ponto D na curva AC, este ponto representará o início da ebulição do líquido. Neste processo, enquanto existir líquido a temperatura e a pressão permanecem constantes. A pressão correspondente à linha horizontal DE é chamada de pressão de vapor do líquido a T 4. Líquido- Vapor Há uma pressão de vapor correspondente para cada temperatura até que o ponto C seja alcançado. Este ponto é chamado de ponto crítico. Em temperaturas acima de T c somente a fase gasosa pode existir. 7

Gases e Vapores Diagrama de Fases Líquid o Gás Líquido- Vapor Vapor O ponto D representa o ponto de bolha da substância, ou seja, o ponto onde aparece a primeira bolha de vapor do lado do líquido. O ponto E representa o ponto de orvalho da substância, ou seja, o ponto onde aparece a primeira gota de líquido do lado do vapor. 8

Pressão de Vapor 1L Éter Δt 1 1L Água Δt 2 > Δt 1 Δt 2 O éter evapora mais rápido do que a água, portanto o éter é mais volátil que a água. 1 1. Começa a vaporização do líquido; 2 2. Além da vaporização, temos a condensação (a molécula volta para o líquido); 3. A velocidade de condensação iguala-se a velocidade de vaporização, portanto, a quantidade de vapor fica constante (equilíbrio líquido-vapor). 3 9

Pressão de Vapor O vapor que fica acima do líquido exerce uma pressão (registrada em um manômetro), chamada de pressão de vapor (P v ). 20ºC H 2 O (L) H 2 O (V) M Vapor d água Água A pressão de vapor depende da natureza da substância e da temperatura T = 20ºC Efeito da Temperatura P V Água : P V = 17,5 mmhg Etanol : P V = 44 mmhg P v = 17,5 mmhg a 20ºC Temperatura 10

Pressão de Vapor Um líquido entra em ebulição quando a pressão de vapor iguala-se a pressão atmosférica. P atm P V Água Vapor 760 mmhg P V = P atm Líquido 100ºC Temperatura Ponto de Ebulição (PE) = 100ºC a 760 mmhg Observação: Maior altitude Menor P atm Menor PE 11

Curva da Pressão de Vapor da Água Esta figura representa a curva de pressão de vapor da água em função da temperatura. Qualquer ponto sobre a curva PT representa uma mistura em equilíbrio de líquido e vapor. É comum chamar esta situação de equilíbrio entre o vapor saturado e o líquido saturado. Líquido saturado significa líquido no ponto de ebulição e vapor saturado vapor no ponto de condensação. 12

Curva da Pressão de Vapor da Água Um ponto acima ou a esquerda da curva de pressão de vapor, como o ponto P, representa líquido em uma pressão superior à pressão de saturação (se fixarmos a temperatura) ou em uma temperatura inferior à temperatura de saturação (se fixarmos a pressão). Nesta condição diz-se que o líquido está subresfriado. Um ponto abaixo ou a direita da curva de pressão de vapor, como o ponto R ou Q, representa vapor em uma pressão inferior à pressão de saturação (se fixarmos a temperatura) ou em uma temperatura superior à temperatura de saturação (se fixarmos a pressão). Nesta condição diz-se que o vapor está superaquecido. 13

Tabela da Pressão de Vapor da Água 14

Gráfico da Pressão de Vapor 15

Estimativa da Pressão de Vapor A estimativa da pressão de vapor é feita em geral de forma experimental ou através de equações empíricas. As equações mais usadas são as de Clausius-Clapeyron e de Antoine. Clausius-Clapeyron ln p * A T B ou log p * A T B ln p * A T B C ou log p * A T B C Antoine A, B e C: Constantes com valores diferentes para cada substância; T: Temperatura absoluta (K) 16

Estimativa da Pressão de Vapor 17

Aplicação da Estimativa da Pressão de Vapor A pressão de vapor do metanol é conhecida nas temperaturas abaixo. Supondo válida a equação de Clausius-Clapeyron, avalie os parâmetros da equação e estime o valor da pressão de vapor à temperatura de 400K. T (K) 320 360 P * (kpa 48,330 229,26 Clausius-Clapeyron ln p * A T B ou log p * A T B Solução: ln( 48,330) ln( 229,26) A A B 3,878 B 1240,977 A 320B (1) 320 320 A A B 5,434 B 1956,548 A 360B (2) 360 360 A = -4483,6 e B = 17,889 ln * 4486,6 * 6,68 p 17,889 6,68 p e 796, 32kPa 400 18

Aplicação da Estimativa da Pressão de Vapor Estime a pressão de vapor do metanol supondo válida a equação de Antoine à temperatura de 400K. Antoine ln p * B A ou log T C p * B A T C A, B e C: Constantes com valores diferentes para cada substância; T: Temperatura absoluta (K) Solução: Da tabela de constantes com T em K temos: A = 16,5725 B = 3626,55 C = -34,29 ln * B 3626,55 * 6,656 p A 16,5725 6,656 p e 777, 46kPa T C 400 34,29 19

Aplicação da Estimativa da Pressão de Vapor 20