Questões de Concurso Para engenharia química

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Q457834 Engenharia Química e Química Industrial
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.
                                                  Imagem associada para resolução da questão


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
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Q457833 Engenharia Química e Química Industrial
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%.
                                                    Imagem associada para resolução da questão


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
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Q457832 Engenharia Química e Química Industrial
                                                  Imagem associada para resolução da questão

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
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Q457831 Engenharia Química e Química Industrial
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.
                                      Imagem associada para resolução da questão

  No sistema apresentado na Figura,
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Q457830 Engenharia Química e Química Industrial
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) + H2(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
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Q457829 Engenharia Química e Química Industrial
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:
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Q457828 Engenharia Química e Química Industrial
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
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Q457827 Engenharia Química e Química Industrial
                                 Imagem associada para resolução da questão

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
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Q457826 Engenharia Química e Química Industrial
A primeira e a segunda leis da termodinâmica estabelecem a formulação do critério termodinâmico para espontaneidade e equilíbrio.

Neste contexto, a(s)
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Q457825 Engenharia Química e Química Industrial
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
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Q457824 Engenharia Química e Química Industrial
Dois tanques cilíndricos distintos, equipados com aquecedor elétrico, operando em paralelo, aquecem separadamente um mesmo tipo de líquido com densidade ρ e calor específico Cp . 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
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Q457823 Engenharia Química e Química Industrial
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)
hCO(370 o C) - hCO(300 o C) = 2,2 x 103 J/mol
hH2O(370 o C) - hH2O(300 o C) = 2,6 x 103 J/mol
calor de reação a 370 o C ≈ -4 x 104 J/mol
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Q457821 Engenharia Química e Química Industrial
                                        Imagem associada para resolução da questão

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
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Q457820 Engenharia Química e Química Industrial
                                  Imagem associada para resolução da questão


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

Se Q R,5 /QR,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
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Q457819 Engenharia Química e Química Industrial
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,
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Q457818 Engenharia Química e Química Industrial
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
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Q457817 Engenharia Química e Química Industrial
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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
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Q457816 Engenharia Química e Química Industrial
O limite mínimo de inflamabilidade de um gás combustível é o teor mínimo do gás que forma uma mistura explosiva com o ar. Para o metano, este valor consiste em 5% de metano em fração volumétrica da mistura.

Em uma sala de pesquisa, um cilindro de gás, em base volumétrica com 50% de metano e 50% de uma mistura O2 /N2 com composição similar à do ar atmosférico, alimenta um reator a uma vazão de 2 mol . min-1 .

Em caso de vazamento da mistura para tal sala, admitindo que tal sala esteja totalmente fechada e contenha inicialmente 1.800 mols de ar atmosférico, o gás na sala atingirá o limite mínimo de inflamabilidade em quantos minutos?
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Q457815 Engenharia Química e Química Industrial
Uma solução líquida de n-butano e n-pentano é adicionada a ácido acético, resultando em uma mistura líquida com massa específica igual a 800 kg . m-3 .

Admitindo comportamento ideal do sistema, a fração mássica de ácido acético na mistura é, aproximadamente, de

Dados
massa específica do ácido acético ≈ 1000 kg . m-3
massa específica da mistura n-butano + n-pentano ≈ 600 kg . m-3
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Q455624 Engenharia Química e Química Industrial
Uma unidade de craqueamento catalítico opera com processo fluid catalytic cracking (FCC), utilizando zeólita como catalisador. Devido aos constantes atrasos na entrega do catalisador, decidiu-se trocar o fornecedor. Ele, porém, só dispõe de zeólita com granulometria maior do que a anteriormente empregada, ainda que com as mesmas características.

Com o uso do novo catalisador, a taxa reacional no processo FCC
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Respostas
1721: C
1722: C
1723: A
1724: E
1725: C
1726: A
1727: D
1728: B
1729: D
1730: E
1731: B
1732: B
1733: B
1734: A
1735: B
1736: B
1737: E
1738: D
1739: E
1740: D