Questões de Concurso Militar CIAAR 2018 para Primeiro Tenente - Engenharia Química

Nas indústrias siderúrgicas, um dos minerais utilizados para produção de ferro metálico é a hematita (Fe₂ O₃ ). Esse mineral é aquecido a altas temperaturas na presença de carbono (C), para obtenção de ferro metálico e gás carbônico (CO₂ ).

Calcule a razão molar entre as quantidades produzidas de ferro metálico e gás carbônico obtidas nessa reação.

Bombas são equipamentos utilizados para adicionar energia a fluidos, seja pressão, velocidade ou vazão, ou uma combinação dessas formas.

Assinale verdadeiro (V) ou falso (F) para as sentenças abaixo.

( ) Deve-se realizar a escorva em bombas que não conseguem retirar o ar do seu interior antes de iniciar a operação de bombeamento.

( ) Bombas que trabalham afogadas são bombas com sucção positiva.

( ) O fenômeno de cavitação de bombas é um fator limitante da altura de colocação de uma bomba, de forma que o valor máximo da altura ocorre quando a pressão de entrada da bomba é igual à pressão de vapor do fluido na temperatura de bombeamento.

( ) O NPSH requerido não sofre influência da natureza do fluido.

( ) O NPSH disponível pode ser definido como a carga energética líquida que a bomba necessita para se tornar capaz de succionar o líquido.

( ) Pode-se afirmar que em uma instalação elevatória a bomba não cavitará desde que NPSH disponível for maior ou igual que NPSH requerido.

A sequência correta é:

Uma maneira bastante simples de calcular a velocidade que um fluido irá atingir ao percorrer uma tubulação é utilizando a equação de Bernoulli. Essa equação é uma forma simplificada de expressar o balanço de energia de um sistema, em que são consideradas somente as energias potencial gravitacional, pressão e cinética.

Fonte: HOLLAND, F. A.; BRAGG, R. Fluid Flow for Chemical Engineers. 2 ed. Londres: Arnold, 1995. p. 16.

Como a equação apresentada não contempla perda de carga, há uma diferença entre os valores de velocidade real e a calculada por essa equação, sendo a velocidade real sempre menor do que a calculada.

Complete a frase: A partir de uma mesma velocidade de entrada na tubulação, haverá um aumento na diferença entre a velocidade calculada pela equação de Bernoulli apresentada e a real ao se

O saturador adiabático é um equipamento utilizado para umidificar o ar em um processo industrial. Esse equipamento consiste de uma câmara contendo água no estado líquido sobre a qual passa uma corrente de ar. A água evapora adiabaticamente e, assim, o ar que entra seco no equipamento, sai umidificado. Considerando um saturador adiabático que possua uma câmara que comporta 5.000cm³ de água e com uma altura h de 500cm. Ar seco entra no equipamento e, após umidifcado, sai com água a uma concentração igual a 50% da saturação, a uma velocidade constante, sem que haja perturbações na superfície da água. O nível da água é mantida constante devido ao bombeamento de 20cm³ .h^-1 de água para dentro da câmara. O sistema opera a 25°C (298K) e 101kPa. O coeficiente de difusão da água no ar é igual a 900cm² .h^-1, a densidade da água líquida é 1,0g.cm^-3, a massa molar da água é 18g.mol^-1 e a pressão de vapor da água 3,17kPa.

A constante dos gases pode ser admitida como 8314kPa.cm³ .mol^-1.K^-1.

                                    Fonte: Arquivo da Banca Elaboradora. 

O fluxo de água que evapora é igual a

Um vaso fechado, a 120°C, contém 0,55mol de fenol e 0,45mol de tolueno. Nessa temperatura, a pressão de vapor do fenol é 13,0kPa e a do metanol é 131,3kPa.

Considerando que o sistema se encontra no ponto de orvalho, que a fase líquida se comporta como uma solução ideal e a fase vapor se comporta como uma mistura de gases ideais, a pressão no interior do vaso é

Um mol de gás, em um vaso fechado, passa por um ciclo termodinâmico de 4 etapas. Na tabela a seguir estão apresentadas as variações da energia interna do gás, o calor adicionado ao sistema e o trabalho realizado pelo sistema em algumas etapas em que foi possível realizar as medições (dados em branco não foram medidos).

Fonte: Arquivo da Banca Elaboradora.

Na quadragésima etapa, foram adicionados 1300J ao sistema na forma de calor e o trabalho realizado pelo sistema foi de

Destilação é um processo de separação que se baseia na distribuição dos componentes de uma mistura em uma fase vapor e uma líquida. Os componentes serão separados segundo suas volatilidades. Nos destiladores, os componentes mais voláteis se direcionam para as regiões mais ao topo do equipamento, enquanto as menos voláteis vão para o fundo. O vapor que chega ao topo é condensado e parte é retirado como produto (destilado) e outra parte retorna para o destilador. O líquido que chega ao fundo se direciona para um ebulidor para que os componentes mais voláteis, que foram arrastados para o fundo, possam retornar para o equipamento na forma de vapor, enquanto parte é removida (resíduo).

Para aumentar a eficiência dos destiladores, é comum aquecer a alimentação utilizando calor proveniente do resíduo do processo.

Fonte: Arquivo da Banca Elaboradora.

Considere uma operação em que são alimentados 200kg/h de uma mistura de A e B, que contém 40% em massa do componente A. Deseja-se que o destilado contenha 95%m/m de A e que somente 5% de A alimentado saia no resíduo.

As correntes de destilado e resíduo são, respectivamente:

O dono de uma empresa verificou que aumentaria muito seus lucros caso passasse a produzir uma de suas matérias-primas, ao invés de comprá-la, apesar do investimento inicial necessário. Essa matéria-prima é produzida a partir da decomposição de uma dada substância A. Ele desejava conseguir uma conversão de 85% utilizando até três reatores, com o menor volume total possível. Primeiramente, ele pediu a um de seus funcionários que estudasse como a velocidade da reação se correlacionava com a conversão do reagente A.

O funcionário apresentou a tabela a seguir, em que a variação do número de moles do reagente A (dN_A/dt) está expressa em mol/s.

A partir desses dados, foi possível desenhar o gráfico a seguir

Fonte: Arquivo da Banca Elaboradora.

Assim, o dono da empresa verificou que, para atender suas condições, o ideal seria utilizar um

Catalisadores são substâncias que diminuem a energia de ativação de uma dada reação, sem alterar quais são os produtos formados ou a estequimetria da reação. Imagine que você esteja produzindo N₂ e H₂ a partir da decomposição da amônia.

A energia de ativação para essa reação é igual a 150kJ/mol, em um meio homogêneo, na ausência de um catalisador, e cai para 87kJ/mol na presença de um catalisador sólido específico.

Considere as seguintes afirmações sobre a decomposição da amônia.

I. A velocidade da reação na superfície do catalisador depende da área superficial do catalisador.

II. As constantes de velocidade para os dois casos (sem e com catalisador) são iguais.

III. A velocidade no meio homogêneo é igual a da mesma reação no meio heterogêneo.

Está correto o que se afirma em:

As equações a seguir são as relações termodinâmicas fundamentais para 1 mol de um fluido homogêneo com composição constante.

As propriedades termodinâmicas expressas nessas equações são: energia interna (U), entalpia (H), energia de Helmholtz (A), energia de Gibbs (G), temperatura (T), pressão (P), volume (V) e entropia (S).

A partir dessas relações fundamentais, é possível encontrar outras correlações que permitem realizar experimentos simples para estudos bastante complexos. Por exemplo, caso queira verificar como a energia de Gibbs varia com a entropia, mantendo-se a temperatura constante, pode-se utilizar os dados de um experimento em que observa-se a variação da(o)

A seguir são apresentadas as entalpias de formação de alguns compostos. Analise-as

SMITH, J. M.; VAN NESS, H. C.; ABBOTT, M. M. Introdução à termodinâmica da Engenharia Química. 7 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007. p. 514-515.

A partir da análise desses dados, é correto afirmar que

Em um reator foram colocados 50mol de uma substância A e 50mol de uma substância B. Essas substâncias reagem segundo as equações.

A + B ⇄ C

A + C ⇄ D

Quando o sistema atinge o equilíbrio, as frações molares de A e B são 0,05 e 0,10, respectivamente. Já as frações de C e D são:

Um tubo cilíndrico fechado nas extremidades é dividido em dois compartimentos (A e B) por um pistão móvel. No compartimento A foi adicionado 1g de um gás ideal, que possui massa molar M, a 300K. No compartimento B foi adicionado 1g de um outro gás ideal, que possui massa molar 2M, a 900K.

Fonte: Arquivo da Banca Elaboradora.

Quando o sistema entrar em equilíbrio mecânico, a razão entre os comprimentos y e x, será igual a

Diagramas ternários são diagramas utilizados para sistemas compostos por três substâncias. Os diagramas ternários podem ter o formato de um triângulo equilátero ou um triângulo retângulo. A figura abaixo é um diagrama triângulo retângulo para um sistema composto por ácido acético, água e éter isopropílico, a 20°C.

Nesse diagrama, as linhas sólidas representam a separação entre as regiões em que há somente uma fase ou duas fases em equilíbrio, e as linhas tracejadas representam as linhas de amarração.

Diagrama triângulo retângulo para o sistema ácido acético, água, éter isopropílico a 20°C

Fonte: Arquivo da Banca Elaboradora.

Um aluno observando esse diagrama fez algumas anotações.

I. Ácido acético é completamente solúvel em água.

II. Ácido acético e éter isopropílico são parcialmente solúveis entre si.

III. Água e éter isopropílico são parcialmente solúveis entre si.

IV. É impossível remover ácido acético de uma solução aquosa utilizando éter isopropílico.

V. Não é possível saber, pelo diagrama, a concentração de água em um determinado ponto.

É correto apenas o que o aluno afirmou em:

Vários processos estão disponíveis para o tratamento de água. As etapas de tratamento dependem, principalmente da fonte, da quantidade necessária a ser tratada e da qualidade necessária em seu uso, ou seja, a água utilizada na lavagem de minérios em indústrias metalúrgicas não necessita ter a mesma qualidade da exigida na fabricação de alimentos. Imagine um processo em que as etapas desinfecção, filtração, floculação e sedimentação apareçam.

A ordem, entre a captação da água e a distribuição para uso urbano, que essas etapas devem aparecer é:

O ácido sulfúrico pode ser produzido a partir de diversas fontes de enxofre. Uma dessas fontes é o mineral pirita (FeS₂ ) que passa por um processo conhecido como ustulação. A ustulação consiste em aquecer o mineral sulfetado a altas temperaturas, na presença de oxigênio, o que leva à produção de dióxido de enxofre (SO₂ ). O dióxido de enxofre é então oxidado a trióxido de enxofre (SO₃ ), na presença de catalisador, o qual é absorvido em água para a produção de ácido sulfúrico.

O óxido metálico obtido segue para as rotas seguintes de tratamento. Para a pirita, a etapa de ustulação até a de produção de ácido sulfúrico pode ser representada pelas seguintes equações químicas.

Dados: FeS₂ = 120g/mol; Fe₂ O₃ = 160g/mol; O₂ = 32g/mol; SO₂ = 64g/mol; SO₃ =80g/mol; H₂O = 18g/mol; H₂SO₄ = 98g/mol

Dado que o mineral pirita é composto por 47% de ferro e 53% de enxofre, em massa, uma empresa que produz 20.000 toneladas por mês de ácido sulfúrico, utilizando um material composto por 70% de pirita e 30% de impurezas. Por mês, a quantidade, em toneladas, de pirita impura consumida pela empresa

Quando se deseja estudar a distribuição de tamanho de partículas, é necessário, inicialmente, medir os tamanhos das partículas. A técnica mais utilizada para isso é o peneiramento, que consiste no empilhamento de peneiras que possuem malhas de aberturas diferentes, sendo as de malhas mais largas colocadas no topo e as de malhas mais estreitas colocadas no fundo.

No estudo de distribuição do tamanho de partículas, não se caracteriza como uma dificuldade da técnica de peneiramento,

Um trocador de calor operando em contracorrente é alimentado por 10kg/s de água fria, a 15°C, e 5kg/s de água quente a 60°C.

Considerando que o calor específico da água se mantenha constante em 4,18kJ/kg°C, maior taxa de transferência de calor possível e, as temperaturas de saída dos fluidos quente e frio são:

Informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma abaixo sobre métodos de prevenção da corrosão.

( ) O primeiro passo na prevenção da corrosão é selecionar com cuidado o material a ser utilizado, pois materiais mais resistentes aumentarão o custo de aplicação, caso outras alternativas de proteção não sejam possíveis.

( ) A alteração da natureza do ambiente de aplicação pode ser uma alternativa bastante viável.

( ) A passivação consiste em promover uma reação na superfície de um material, antes de sua aplicação, para que nas condições de aplicação ele seja inerte.

( ) A proteção catódica consiste na adição de sal ao ambiente em que a estrutura metálica será empregada, de forma a se ter um fornecimento de cátions para a corrosão.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta.

Analise as afirmações a seguir.

I. A fratura frágil ocorre quando se é aplicado sobre um material uma força estática. Não são observadas deformações apreciáveis, mas uma rápida propagação da trinca.

II. A fadiga ocorre quando há uma aplicação de uma força dinâmica e oscilante sobre o material.

III. A fluência ocorre devido à operação em temperaturas elevadas e à aplicação de tensões mecânicas estáticas.

Pode-se concluir que