Questões de Concurso Para engenharia química

O entendimento das Leis Termodinâmicas é de fundamental importância para o projeto de sistemas térmicos e suas diversas aplicações para a indústria de processo.
Tomando como base a Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica, observe as afirmativas a seguir.
I - Para qualquer ciclo percorrido por um sistema, a integral cíclica do calor é proporcional à integral cíclica da energia interna do sistema. II - A energia interna é uma propriedade extensiva e representa a soma às energias cinética e potencial do sistema. III - Uma bomba de calor é um dispositivo que opera segundo um ciclo, que requer trabalho e que realiza o objetivo de transferir calor de um corpo de baixa temperatura para um corpo de alta temperatura.
Está correto APENAS o que afirma em

Um engenheiro de processamento está analisando um ciclo frigorífico que utiliza freon-12 como fluido de trabalho e decide fazer essa análise adotando a hipótese de que o ciclo seja ideal. É de conhecimento que no ciclo em análise a vazão de circulação do refrigerante é de 0,02 kg/s, enquanto o coeficiente de eficácia do ciclo de refrigeração e o trabalho no compressor são iguais a 3,5 kJ/kg e 30 kJ/kg, respectivamente.
Qual a capacidade, em kW, de refrigeração desse ciclo frigorífico?

Em um processamento, deve-se elevar a temperatura de 200 kg de etanol de 30°C para 40°C. Sabe-se que a capacidade calorífica específica a pressão constante do etanol é 2,4 J K^-1 g^-1 .
Nessas condições, a quantidade de calor necessária, em kJ, para esse aquecimento é igual a

Em um processo, 300 kJ de energia são fornecidos para a expansão isotérmica de um gás ideal.
Nesse processo, o trabalho de expansão realizado pelo gás e a variação de energia interna do gás são, respectivamente, iguais a

Em um sistema de descarbonatação, uma corrente gasosa de 200 kg h^-1, contendo 22% m/m de CO₂, é borbulhada em uma solução aquosa de Ca(OH)₂ .
Sendo o rendimento da reação igual a 90%, a taxa de formação de CaCO₃, em kg h^-1 , corresponde a
Dados Massa molar do CO₂ : 44 g mol^-1 Massa molar do CaCO₃ : 100 g mol^-1

Em um queimador industrial ocorre a combustão completa de uma corrente contendo 220 kg h^-1 de propano (C₃H₈ ). Essa corrente é colocada em contato com uma corrente de ar. Admite-se que a percentagem mássica de gás oxigênio no ar é 20%, e que os demais componentes do ar não participam da reação de combustão. A vazão mássica, em kg h^-1, da corrente de ar necessária para a completa combustão da corrente de propano é
Dados Massa molar do C₃H₈ : 44 g mol^-1 Massa molar do O₂ : 32 g mol^-1

Uma unidade industrial produz uma corrente aquosa de vazão 10 kg h^-1 contendo um sal de baixa solubilidade em água. Visando a recuperar o sal, inicialmente empregou-se um processo de filtração. A corrente de filtrado obtida apresentou apenas água e vazão de 6 kg h^-1. Por sua vez, a corrente de concentrado foi encaminhada a uma etapa de evaporação, ao final da qual se obteve uma corrente contendo apenas vapor d’água com vazão de 1 kg h^-1 e outra corrente contendo apenas o sal.
Qual a concentração percentual de sal na corrente inicial?

Uma corrente líquida de vazão 20,0 kg h^-1 e composição percentual mássica de 60,0% de óleo e 40,0% de água é continuamente separada em separador água/óleo em duas correntes: uma corrente com 95,4% de óleo, e a outra corrente com 1,00% de óleo.
Admitindo-se que não há acúmulo, a vazão mássica da corrente com menor concentração de óleo, em kg h^-1, corresponde aproximadamente a

Se a pressão de vapor da água a 30ºC é 4,30 kPa, então, em um ambiente em que a umidade relativa é 60%, a pressão parcial do vapor no ar parcialmente saturado por vapor d’água, em kPa, é igual a

Em um sistema em equilíbrio, 3 mols de gás nitrogênio encontram-se saturados com 2 mols de vapor d’água a 333 K. Nessa temperatura, a pressão de vapor da água é 20 kPa.
Nesse sistema, a pressão parcial do gás nitrogênio, em kPa, corresponde a

Dióxido de carbono é armazenado em um recipiente nas seguintes condições-padrão: temperatura 273 K e pressão 100 kPa.
Assumindo que o dióxido de carbono apresente comportamento de gás ideal, sua densidade, em kg m^-3, nessas condições, é aproximadamente igual a
Dados Massa molar do dióxido de carbono: 44 g mol^-1 Constante universal dos gases ideais: 8,31 Pa m³ mol^-1 K^-1

Um técnico precisa austenitizar dois aços ao carbono com (aço A) 0,3% massa de C e (aço B) 0,75% massa de C.

Considerando-se o diagrama de equilíbrio do sistema Fe-C, a melhor temperatura para tratar simultaneamente os dois aços é:

Uma determinada quantidade de gás hélio foi estudada em laboratório, e as transformações por ele sofridas foram plotadas no gráfico mostrado na Figura abaixo.


Considerando-se o hélio um gás ideal, a transformação

Cinco experimentos de filtração de uma suspensão de um sal em água foram conduzidos em laboratório. Foram mantidas constantes todas as condições experimentais em todos os experimentos, exceto a queda de pressão (Δp), que foi variada em cinco níveis distintos resultantes, um para cada experimento. Os resultados em termos da razão ‘tempo de filtração’ por ‘volume de filtrado’ (t/V) versus ‘volume de filtrado’ são exibidos na Figura abaixo, onde cada reta numerada descreve o comportamento para um experimento.


Analisando-se os coeficientes linear e angular de cada reta, verifica-se que o experimento conduzido com o menor Δp foi o

Considere que foi desenvolvido um modelo empírico, relacionando-se dados experimentais de vazão volumétrica, q, de um líquido através de uma válvula e a diferença entre as pressões a montante, P₁, e a jusante da mesma, P₂, tal que: 


em que a constante C_v foi estimada por regressão não linear.
Considerando-se as três dimensões fundamentais MLt, a dimensão de C_v para consistência dimensional é

Na análise da absorção de um soluto (diluído), absorvido da fase gasosa para a fase líquida (solvente), estima-se a altura da torre l (em m) como:


tal que G e L são, respectivamente, as vazões molares de gás e líquido por unidade de área (em kgmol/sm²); m* é a constante de equilíbrio; K_y a é o coeficiente global de transferência de massa vezes a área por volume (em kgmol/sm); y₀ e y_l são as frações molares do soluto no gás na entrada e na saída da torre, respectivamente, e x₀ e x_l são as frações molares do soluto no solvente na saída e na entrada da torre, respectivamente.
Para um dado problema, os valores numéricos (no sistema SI) são conhecidos, e os termos da equação acima foram calculados, aproximadamente, como:


tal que as unidades (quando há) foram omitidas aqui propositadamente.
Usando-se o conceito da literatura de “número de unidades de transferência” (NTU) e “altura de uma unidade de transferência” (HTU), tem-se, nesse caso:

Na análise via diagrama triangular de uma separação líquido-líquido de um soluto, a temperatura e pressão conhecidas, inicialmente se calcula o ponto de mistura M para as correntes conhecidas de alimentação e solvente. Na sequência, considerando-se a linha de amarração que passa por esse ponto e suas intersecções com a curva de solubilidade, as composições das fases líquidas em equilíbrio são calculadas.
Admitindo-se que uma corrente orgânica (30% em massa do soluto e 70% do diluente original), com vazão mássica total F kg/s é misturada com um solvente (puro) à vazão de 0,5 F kg/s, o ponto M tem composição percentual em massa de soluto, diluente original e solvente dadas, aproximadamente, por

Um dos problemas que podem causar redução drástica de eficiência em bombas centrífugas é o fenômeno de cavitação. Além de causar redução de eficiência, a cavitação provoca desgaste na superfície da bomba devido à erosão. Para evitar essa cavitação, os parâmetros — o NPSH disponível (NPSHA) e o NPSH requerido (NPSHR) — devem ser comparados, visando a determinar as condições em que a cavitação não ocorreria. Um engenheiro determinou que a vazão de operação da bomba em um dado sistema é 0,0123 m³/s, com diâmetro de 0,125 m. O tanque jusante da bomba está à mesma altura da bomba, e a pressão de sucção no tanque é de 34kPa.
Desconsiderando-se as perdas de carga maiores e menores, NPSHA, em metros, e a vazão volumétrica de operação para uma operação segura de cavitação são assim determinados:
Dado altura de sucção positiva líquida requerida: 4 metros Pressão de vapor do líquido: 4,25 kPa Massa específica: 1000 kg/m³

Medidores de vazão volumétrica internos são escolhidos baseando-se nas incertezas exigidas, custo, tempo de serviço e faixa de medidas. Um dos medidores de vazão bastante utilizados são os do tipo venturi que, apesar de caros, são interessantes devido à sua baixa perda de carga. Esses equipamentos de medição se baseiam em aceleração de fluidos através de um difusor cuja perda de carga é usada para medir indiretamente a vazão no escoamento. Um engenheiro dispõe de um venturi de diâmetro 0,125 para medir a vazão volumétrica numa tubulação de 0,25 m de diâmetro. Após a instalação do equipamento, o engenheiro mediu, no venturi, para o escoamento a queda de pressão em um medidor de pressão diferencial em 100 mm de água.
A vazão volumétrica, em m³/s nessa tubulação, é de, aproximadamente,
Dado Massa específica da água: 1000 kg/m³ Aceleração da gravidade: 10 m/s² Massa específica do fluido de trabalho: 790 kg/m³ Coeficiente de vazão: 0,8

O número de Reynolds representa a relação entre as forças viscosas e de inércia. Esse número adimensional é usado por engenheiros e cientistas para determinar se o regime de escoamento é laminar ou turbulento, e por isso, é de vital importância em projetos de engenharia. Um engenheiro observou que, com número de Reynolds 10000, o escoamento em um tubo se tornou plenamente turbulento.
Para que a observação do engenheiro responsável seja verdade para uma tubulação de diâmetro 0,1 m, que escoa um fluido de massa específica 1000 kg/m³ e viscosidade dinâmica de 0,00001 Pa.s, a vazão volumétrica, em m³/s, é de