Questões Militares de Engenharia Química e Química Industrial

Reatores em batelada operando adiabaticamente são frequentemente empregados para a determinação de ordens de reação, de energias de ativação e de velocidades específicas de reações exotérmicas. Essas determinações são feitas através do monitoramento das trajetórias temperatura-tempo para diferentes condições iniciais. A respeito da operação adiabática de um reator em batelada, analise as afirmativas.

I. Equação de projeto:

II. Balanço de energia quando o trabalho executado pelo misturador puder ser desprezado:

III. Para determinar o tempo necessário para obtenção de uma conversão específica:

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

Um reator em batelada é usado para operação em pequena escala, para testar novos processos que não tenham sido desenvolvidos completamente, para a fabricação de produtos caros e para processos que sejam difíceis de converter em operações contínuas. A respeito de reatores em batelada, analise as afirmativas.

I. Um reator em batelada não tem entrada nem saída de reagentes ou produtos enquanto a reação está ocorrendo.

II. O balanço geral molar resultante para a espécie j é .

III. O reator em batelada tem a desvantagem de altas conversões que podem ser obtidas deixando o reagente no reator por longo período de tempo.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

Em relação ao fenômeno, analise as afirmativas.

I. O produto da reação L é altamente solúvel no líquido, o que o leva a não influenciar o curso do processo difusivo.

II. A concentração do gás A dissolvido é grande quando comparada à do líquido B, ou seja, A está em excesso.

III. A espécie A difunde desde a interface gás-líquido até o seu desaparecimento total ao atingir uma profundidade Z= δ na fase líquida.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

A respeito das curvas características de uma bomba centrífuga, analise as afirmativas.

I. A pressão manométrica de descarga do fluido bombeado é dependente da densidade do fluido.

II. A pressão diminui continuamente à medida que a capacidade diminui.

III. Uma bomba centrífuga opera, usualmente, a velocidade constante, e a capacidade da bomba depende somente da pressão total, do projeto e das condições de sucção.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

( ) O coeficiente global varia, linearmente, com T ao longo do trocador.

( ) Aplica-se ao escoamento em contracorrente.

( ) Taxa de transferência de calor.

( ) Calor cedido pelo fluido quente, quando ele passa pelo trocador de calor.

A seqüência correta é

0 tratamento clássico da Segunda Lei da Termodinâmica está baseado em uma visão macroscópica das propriedades, independente de qualquer conhecimento da estrutura da matéria ou do comportamento das moléculas. Ele se origina do estudo de máquinas térmicas. Sobre máquinas térmicas, informe se as afirmativas abaixo são verdadeiras (V) ou falsas (F) e, em seguida, assinale a alternativa que apresenta a seqüência correta.

( ) Na operação, o fluido de trabalho de uma máquina térmica absorve calor de um reservatório quente, produz uma quantidade líquida de trabalho, descarta calor para um reservatório frio e retorna ao seu estado inicial. 

( )  A eficiência térmica da máquina é definida como 

( ) Uma máquina térmica operando de forma irreversível é chamada máquina de Carnot.

( ) Para dois reservatórios de calor dados, nenhuma máquina pode possuir uma eficiência térmica inferior à de uma máquina de Carnot. 

Sobre o contato multiestágio em contracorrente, analise as afirmativas.

I. Balanço de massa total: L₀ - V_N+1 = ∑ = L_N - V₁.

II. Balanço de massa de um componente:  L₀x₀ + V_N+1Y_N+1 = ∑Z_∑ =   L_Nx_N + V₁y₁.

III. Balanço de energia: L₀h₀ + V_N+1H_N+1 = ∑h_∑ = L_Nh_N + V₁H₁

Sobre o trocador de calor com quatro passes nos tubos e um passe no casco, analise as afirmativas.

I. A viscosidade dos fluidos é um fator importante na escolha do fluido que deve estar no lado do casco. No casco, mediante o uso de chicanas, é possível ter uma diminuição do atrito.

II. Uma desvantagem dos trocadores de passes múltiplos é a perda extra por atrito provocada pelas velocidades mais altas e as perdas na entrada e na saída dos distribuidores.

III. A modificação constante da velocidade do fluido do casco tende a turbilhonar a corrente, o que melhora a transferência de calor.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

O desenvolvimento da termodinâmica é facilitado pela introdução de um tipo especial de processo em sistemas fechados, caracterizado como reversível. Sobre os processos reversíveis analise as afirmativas.

I. Atravessa uma sucessão de estados de equilíbrio.

II. Pode ser revertido em qualquer ponto por uma variação infinitesimal nas condições externas.

III. Tem atrito.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

Além dos reatores contínuo de tanque agitado, outro tipo de reator comumente usado na indústria é o reator tubular. Sobre os reatores tubulares, informe se as afirmativas abaixo são verdadeiras (V) ou falsas (F) e, em seguida, assinale a alternativa que apresenta a seqüência correta.

( ) Reatores tubulares são usados mais frequentemente para reações em fase líquida.

( ) Os reagentes são continuamente consumidos à medida que eles escoam ao longo do reator.

( ) É normalmente operado em estado estacionário.

A atividade dos vórtices na turbulência serve como um mecanismo para a transferência de momento. Além disso, uma vez que existem partículas grandes do fluido em movimento transversal, esta atividade turbulenta também serve como meio para a misturação física. Esta misturação física dos fluidos é importante na transferência de massa e calor. Consideremos uma fronteira numa parede que é capaz de fornecer calor ou massa a uma corrente de fluido. Se a concentração da propriedade transferível na parede for, significativamente, mais elevada que na corrente principal do fluido, haverá um gradiente nas vizinhanças da parede e ocorrerá transferência para o fluido. Depois de instalar-se o estado permanente, os gradientes de concentração nas diversas seções das correntes fluidas são os que aparecem na figura.

Transferência de calor e de massa no escoamento turbulento. Variação da concentração da propriedade transferida com a posição radial

Sobre a transferência de calor e massa no escoamento turbulento (figura) analise as afirmativas.

I. O gradiente na camada laminar é grande, com a maior parte da diferença de concentração entre a parede e o centro do fluido ocorrendo nesta delgada camada laminar. Nela ocorre transferência molecular, com uma taxa que depende do gradiente e da difusividade molecular.

II. O gradiente na região de amortecimento é, consideravelmente, maior que na camada laminar, com uma diferença de temperatura, ou de concentração, maior que na camada laminar.

III. O gradiente através do núcleo turbulento é muito pequeno em comparação com o da região de amortecimento. Parte da transferência ocorrerá em virtude do mecanismo de transporte molecular, mas a maior parte do transporte ocorrerá pela misturação física de massa.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

 A determinação experimental dos coeficientes individuais de transferência de massa não é trivial. Uma das maneiras para estimá-los consiste na realização de experimentos nos quais é estabelecido, operacionalmente, que a resistência oferecida ao transporte do soluto de uma das fases venha a ser desprezível em face da outra. Caso contrário, o coeficiente obtido engloba as resistências das fases envolvidas no processo de separação. Sobre os coeficientes globais de transferência de massa, resistência e processo de separação, informe se as afirmativas abaixo são verdadeiras (V) ou falsas (F) e, em seguida, assinale a alternativa que apresenta a seqüência correta.

( ) Para o sistema absorção da amônia por água, a equação é 1/K_Y=1/K_Y; nesse caso a resistência da fase gasosa controla o processo de transferência de massa.

( ) O equipamento de separação utilizado para um sistema envolvendo um gás pouco solúvel na fase líquida são as torres spray.

( ) Utilizam-se as torres de borbulhamento quando as duas fases (líquido e gás) controlam o processo de transferência de massa ou quando se opera com elevadas taxas de vapor em relação às do líquido.

( ) Para o sistema absorção do dióxido de carbono por água, a equação é 1/K_X=1/K_X; nesse caso a resistência da fase líquida controla o processo de transferência de massa. 

 As operações unitárias são pertinentes aos processos separativos que dependem apenas das diferenças das propriedades físicas e não do comportamento químico. Estes processos ou se fundamentam sobre uma diferença na composição das fases em equilíbrio ou sobre uma diferença na taxa de transferência de massa dos constituintes da mistura. A respeito dos processos de separação, informe se as afirmativas abaixo são verdadeiras (V) ou falsas (F) e, em seguida, assinale a alternativa que apresenta a seqüência correta.    ( ) No processo de destilação, o efeito final é a diminuição da concentração do componente mais volátil no vapor e do componente menos volátil no líquido.  ( ) No equipamento de absorção, o absorvente líquido está acima do seu ponto de bolha e a fase gasosa está abaixo do seu ponto de orvalho.  ( ) Para extração líquido-líquido, emprega-se não só equipamento em estágios, mas também equipamento de contato contínuo.  ( ) A diálise é um processo de separação no qual se transfere massa através de uma membrana graças à força motriz proveniente de um gradiente de concentração. 

 Para pressões suficientemente baixas ou temperaturas suficientemente altas, a mistura no equilíbrio se comporta essencialmente como um gás ideal.

A partir da equação   preencha as lacunas abaixo e, em seguida, assinale a alternativa correta. Um aumento em K, a uma pressão constante, resulta em um (a)_______________ em π _i(y_i)^V_i isso implica um deslocamento da reação para direita e um(a) __________ em ξ _e. Um aumento em T causa um(a) em K e um (a)_______________ em π_i(y_i)^v_i,a uma P constante.

Para caracterizar a agressividade de um determinado meio corrosivo e fornecer fundamentos básicos para o controle da corrosão, realizam-se os chamados ensaios de corrosão. Sobre ensaios de corrosão, é incorreto afirmar que

Além das técnicas de separação que se processam em contatos contínuos, existem outras que operam em estágios. A figura abaixo ilustra o contato entre as correntes leve e pesada no interior de uma coluna de estágios.

De acordo com a figura e operações em estágio, analise as afirmativas.

I. Balanço global: L_a + G_n+1 = L _n + G_a .

II. Balanço do componente A: x A_a L_a + y A_n+i G_n+1 = x A_n L_n+ y A_a G_a.

III. Como exemplo de equipamentos que operam por estágios, cita-se a torre de recheio.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

 Sobre o escoamento de um fluido sobre uma superfície plana e junto à parede de uma placa-plana, analise as afirmativas.

I. Para a figura b, a transferência de quantidade de movimento se sucede em nível molecular e o regime continua sendo laminar.

II. Houve modificação qualitativa (U_∞1 para U_∞2), mas não quantitativa, pois não ocorreu a mistura macroscópica devido ao entrelaçamento entre as lâminas.

III. Ao regime laminar quando comparado às figuras a e b: as lâminas de fluido mais distantes da parede da placa apresentam agitação distinta se comparada com aquela associada às lâminas próximas à superfície da placa, mas o comportamento macroscópico não é afetado.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)

Sobre a distribuição de temperatura em trocadores de calor com escoamento em paralelo e em contracorrente é incorreto afirmar que

A respeito dos diagramas, informe se as afirmativas abaixo são verdadeiras (V) ou falsas (F) e, em seguida, assinale a alternativa que apresenta a seqüência correta.

( ) No ponto de orvalho, o líquido 1 puro começa a se condensar.

( ) No ponto E, o vapor restante se condensa na temperatura T* , produzindo duas fases líquidas, uma da espécie 1 pura e outra da espécie 2 pura.

( ) Um posterior aumento na temperatura na direção de T* causa a condensação continuada do líquido 1 puro.

( ) O líquido 1 puro se condensa primeiro.

A energia das moléculas individuais inclui-se dentro de uma distribuição de energia em que algumas moléculas têm mais energia do que as outras. Esse tipo de distribuição é apresentado na figura a seguir.

Sobre a distribuição de energia das moléculas reagentes, analise as afirmativas.

I. A função f(E, T) é mais facilmente interpretada identificando-se (f.dE) como a fração de moléculas que tem energia entre E e (E+dE).

II. As moléculas na área sombreada contêm energia cinética suficiente para causar a ruptura das ligações e então ocorrer a reação.

III. À medida que a temperatura diminui, mais moléculas contêm energia suficiente para reagir e a velocidade de reação cresce.

Está(ão) correta(s) apenas a(s) afirmativa(s)