Questões de Concurso

Um azeótropo pode ser separado por um processo especial de destilação, que inclui uma sequência de duas a três colunas de destilação, que é denominada destilação azeotrópica. Considere os conceitos para a aplicação desse processo de separação e de acordo com os fluxogramas apresentados abaixo, para uma destilação azeotrópica homogênea, sabendo-se que A e B formam um sistema azeotrópico.
                         


Observando o exposto acima, analise as afirmações a seguir, no que se refere ao comportamento dos azeótropos em relação à pressão.

I - A Figura 1 pode representar uma configuração em que A e B formam um azeótropo de máximo, e E não forma azeótropo.

II - A Figura 2 pode representar uma configuração em que A e B formam um azeótropo de mínimo, e E com A formam um azeótropo de máximo.

III - A Figura 3 pode representar uma configuração em que A e B, assim como E com B, formam um azeótropo de máximo.

É correto o que se afirma em

Deseja-se separar 200 kmol/h de uma mistura que contém 40% em benzeno e 60% em tolueno, produzindo um produto de topo contendo 95% de benzeno, e um produto de fundo contendo 90% de tolueno. A mistura está 25% vaporizada, e o método de McCabe-Thiele foi usado para o projeto da coluna de destilação, apresentando a seguinte reta de operação da seção de enriquecimento:

y = 0,73x + 0,27x_D ,

sendo x_D a fração molar do destilado.

A vazão de líquido na seção de esgotamento, em kmol/h, é, aproximadamente, igual a

Para uma mistura líquida binária a 300 K, os coeficientes de atividade a diluição infinita são, respectivamente, 1,875 e 1,2, para os componentes 1 e 2. Se, para a mesma temperatura, as pressões de saturação dos componentes são 800 mmHg e 1.000 mmHg, a fração molar do componente 1 na fase vapor que a 300 K está em equilíbrio com uma mistura líquida equimolar é

A Figura a seguir  apresenta o diagrama TS de um ciclo de refrigeração com válvula de expansão. Nesse processo, deseja-se que a taxa de refrigeração seja de 2.400kJ/s.
                                                  


Se as entalpias dos pontos b, c e d são 3.500 kJ/kg, 5.000 kJ/kg e 500 kJ/kg, respectivamente, a vazão do fluido refrigerante (em kg/s) é de

No  processo  industrial,  descrito  pelo  fluxograma  a seguir, um fluido  passa  por  um  trocador  de calor, perdendo  1.500 kJ/s e,  em seguida, passa  por  um compressor,  que  realiza  trabalho a uma taxa de 500 kJ/s e apresenta  uma  eficiência  termodinâmica  de 75%.
                                                    


Desprezando-se as perdas de calor em outras etapas, a variação total de entalpia do fluido (em kJ/s e em módulo) no decorrer do referido processo é de

                                                  

No fluxograma acima, vapor d’água superaquecido no estado 1, a 750 kPa e 650 °C (entalpia igual a -12.108 kJ/kg em relação à mesma referência da tabela de vapor d’água fornecida como anexo a esse caderno de questões), passa por uma válvula e em seguida por uma turbina, saindo do processo como vapor saturado a 82 °C, no estado 2.

Para uma vazão de vapor igual a 1 kg/s, a potência gerada pela turbina (em kW) é de

O diagrama de equilíbrio  líquido-líquido-vapor de um sistema binário dos componentes 1 e 2, a pressão  constante, é  apresentado na Figura a seguir.
                                      

  No sistema apresentado na Figura,

Em um reator, operando a uma temperatura de 556 K e a uma pressão de 2 bar, ocorre a seguinte reação:

                                     CO_(g) + H2 O_(g) ↔ CO2_(g) + H_2(g) (1)

Nessa temperatura, a constante de equilíbrio da reação assume o valor de K₁ = 54,6. Além disso, a corrente de alimentação do reator contém água e monóxido de carbono na razão molar de 2:1, respectivamente.

Sabendo-se que a razão molar entre água e dióxido de carbono na saída do reator é de 1,035, a razão molar entre hidrogênio e monóxido de carbono na saída do reator é de

Um mol de um gás ideal confinado é comprimido isotermicamente, a uma temperatura T, de forma abrupta, por uma pressão externa constante P até reduzir seu volume à metade do volume inicial, ficando em equilíbrio com a pressão externa ao final do processo.

Sendo R a constante dos gases, o trabalho de compressão deste gás é dado por:

A relação fundamental da termodinâmica dU = TdS - PdV é deduzida a partir da primeira lei da termodinâmica aplicada a um sistema fechado, considerando um processo reversível.


Mesmo assim, tal relação pode ser aplicada a processos irreversíveis, pois

                                 

Metano líquido saturado a uma pressão de 0,7 MPa passa por uma expansão isotérmica até uma pressão de 0,2 MPa.

De acordo com o diagrama acima, a variação de entalpia nesse processo (em kJ/kg) é, aproximadamente, de

A primeira e a segunda leis da termodinâmica estabelecem a formulação do critério termodinâmico para espontaneidade e equilíbrio.

Neste contexto, a(s)

A partir da relação fundamental da termodinâmica dG = -SdT + VdP, deseja-se descrever a variação de entropia de um sistema fechado, em um processo isotérmico.

Assim, usando a relação de Maxwell correspondente, a variação de entropia (dS) T do sistema no referido processo é igual a

Dois tanques cilíndricos distintos, equipados com aquecedor elétrico, operando em paralelo, aquecem separadamente um mesmo tipo de líquido com densidade ρ e calor específico C_p . Cada tanque apresenta apenas uma corrente de entrada e uma de saída, é bem agitado e não perde calor para o ambiente. As condições de operação contínua, no regime permanente, de cada tanque são apresentadas a seguir.

TANQUE 1: as vazões mássicas de entrada e de saída são iguais a W; o volume no tanque é V; e a temperatura da corrente de saída é ΔT superior à da corrente de entrada.

TANQUE 2: as vazões mássicas de entrada e de saída são iguais a W/2; o volume no tanque é 4V; e a temperatura da corrente de saída é 2ΔT superior à da corrente de entrada.

Para a manutenção dessas condições, as taxas de calor Q₁ e Q₂ cedidas pelos respectivos aquecedores elétricos dos tanques 1 e 2 são tais que

Seja a reação de deslocamento gás água CO + H₂O ⇄CO₂+ H₂ conduzida em um reator adiabático. A alimentação consiste apenas de H₂ O/CO em proporção estequiométrica. Se a temperatura da entrada é 300 °C e a da saída é 370 °C, a conversão dos reagentes é, aproximadamente, de

(hi representa a entalpia molar do composto i)
h_CO(370 ^o C) - h_CO(300 ^o C) = 2,2 x 10³ J/mol
h_H2O(370 ^o C) - h_H2O(300 ^o C) = 2,6 x 10³ J/mol
calor de reação a 370 ^o C ≈ -4 x 10⁴ J/mol

                                        

Um dos efluentes do processo de hidrotratamento de gás combustível é água contendo H₂ S e NH₃ , denominada água ácida. De forma a possibilitar a remoção de H₂ S e NH₃ , duas colunas de destilação são empregadas, conforme apresentado na Figura acima. As condições da entrada e recuperações dos compostos nas colunas estão apresentadas nessa Figura (as recuperações de água no topo das colunas são admitidas iguais a zero). A fração molar de H₂ S que sai junto à água na corrente 4 é, aproximadamente, igual a

                                  


No processo ilustrado na Figura acima, operando em regime permanente, ocorre a reação R→ Produtos. Seja Q_R,i a vazão molar do composto R na corrente i.

Se Q _R,5 /Q_R,3 é igual a 0,8, e a conversão de R por passe é igual a 0,5, a conversão global de R é, aproximadamente, igual a

Uma coluna de destilação contínua é usada para separar F = 800 kg/h de uma mistura ternária com as seguintes frações mássicas: z₁ = 0,4 ; z₂ = 0,1 e z₃ = 0,5. O produto de topo apresenta vazão mássica M, com fração mássica y₁ = 4/6, sendo as frações y₂ e y₃ desconhecidas. O produto de fundo é constituído apenas pelo componente 3 e apresenta vazão mássica P.

A frações y₂ e y₃ e a vazão P são, respectivamente,

Em uma refinaria, uma torre de resfriamento opera com a corrente de saída de ar a 41  °C com umidade relativa de 80%, sendo a vazão total da corrente igual a 2.000 kmol . h^-1 .

Se a vazão de vapor de água que entra com a corrente de ar na torre é 58 kmol . h^-1 , a taxa de água evaporada na torre, em kmol .h^-1 , é, aproximadamente, de

Dado Pressão de vapor de água a 41°C ≈ 0,08 atm

                                    

De acordo com o gráfico acima, a temperatura, em graus Celsius, de uma corrente de ar na pressão atmosférica com umidade relativa de 40% e 3% de água em base volumétrica é de, aproximadamente,

Dados
Massa molar da água = 18 g/mol
Massa molar do ar = 29 g/mol
Constante dos gases = 8,314 J/mol/K