Questões de Química para Concurso

Considere uma mistura gasosa, contendo 4 espécies químicas diferentes: A, B, C e D. As velocidades das espécies químicas A, B, C e D são dadas, respectivamente, por:

A velocidade média mássica é definida como: , onde ρ_A, ρ_B, ρ_C e ρ_D são as concentrações mássicas das espécies químicas A, B, C e D, respectivamente.

Com relação ao exposto acima, pode-se afirmar que:

1) O fluxo mássico difusivo da espécie química B é dado por:

2) O fluxo mássico difusivo da espécie química A é dado por:

3) O fluxo mássico difusivo da espécie química C é dado por:

4) O fluxo mássico convectivo da espécie química D é dado por:

5) O fluxo mássico convectivo da espécie química A é dado por:

6) O fluxo mássico convectivo da espécie química D é dado por:

7) O fluxo mássico total da espécie química C é dado por:

8) O fluxo mássico total da espécie química B é dado por:

Resposta:

Um conjunto de placas é mostrado na figura abaixo. A temperatura na superfície externa da placa A (x = 0) é de 50ºC. A superfície interna da placa A (x=10cm) está à temperatura de 60ºC. Determine a temperatura na posição x = 33 cm.

Dados k_A = 400 W/mK, k_B = 200 W/mK, k_C = 120 W/mK, k_D = 270 W/mK

Resposta:

Um trocador de calor de tubos concêntricos é utilizado para elevar a temperatura do ar, empregado em processos de secagem, de 120 para 170ºC. O ar escoa no tubo interno a uma vazão mássica de 2 kg/s, enquanto recebe calor de uma corrente de vapor d’água que escoa no tubo externo a uma vazão de 1 kg/s. O vapor d’água entra no trocador à temperatura de 180ºC. A pressão em ambos os tubos é de 100 kPa. Determinar a temperatura do vapor na saída do trocador.

Tabela 1 – Propriedades Termodinâmicas do vapor d’água a 100kPa

Tabela 2 – Propriedades Termodinâmicas do ar a 100kPa

Resposta:

A difusividade mássica binária através de gases pode ser encontrada tabelada, para algumas temperaturas e pressões. O valor tabelado de D_AB do etanol através do ar, para a temperatura de 25ºC e pressão de 760 mmHg é igual a 0,132 cm²/s. Calcule a difusividade do etanol através do ar, para a temperatura de 25ºC e pressão de 2 atm, utilizando o valor informado acima e a Equação de Chapman-Enskog, dada por:

onde D_AB é dado em cm²/s, P em atm, Ω_D é adimensional e depende da temperatura, M_A e M_B são as massas moleculares das espécies químicas A e B, respectivamente, T é a temperatura em K e σ_AB = (σ_A+ σ_B)/2, sendo que σ_A e σ_B são os parâmetros de Lennard-Jones das espécies químicas A e B, respectivamente. O novo valor da difusividade D_AB obtido é dado por:

A Célula de Arnold é um dispositivo que, de forma simples, permite a medição da difusividade mássica, através da medida da variação de nível do líquido com o tempo. Na figura abaixo, é mostrado um esquema do experimento.

Para o cálculo da difusividade mássica da espécie química (A) no ar (B), utilizando o experimento da Célula de Arnold, em estado pseudoestacionário, indique os ítens abaixo que não são necessários:

1) Temperatura do experimento 2) Pressão do experimento 3) Área de seção reta do tubo 4) Tempo t_f 5) Altura do nível em t = 0 6) Altura do nível em t = t_f 7) Altura total da Célula de Arnold 8) Massa molecular da espécie química (A) 9) Massa específica da espécie química (A), na fase gasosa 10) Massa específica da espécie química (A), na fase líquida 11) Velocidade de escoamento do ar escoando sobre o experimento 12) Pressão de vapor da espécie química (A), na temperatura do experimento
Resposta: