Problemas de termodinâmica química I (mieq)


Determinar o volume molar da mistura equimolecular sabendo que àquela temperatura



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Determinar o volume molar da mistura equimolecular sabendo que àquela temperatura

Vm,1* = 73.993 cm3 mol-1 e Vm,2* = 80.852 cm3 mol-1.

RESULTADO Vm = 77.28 cm3 mol-1.



PROBLEMA Nº 33


ASSUNTO : Propriedades parciais molares.

OBJECTIVO : Aplicação da equação de Gibbs-Duhem.


A figura a seguir [vd. A. G. Mitchel, W. F. K. Wynne-Jones, Disc. Farad. Soc. 15 (1953) 161] refere-se ao sistema etanol(1) + água(2) e nela está representada a variação de V1 – V1* com a fracção molar de etanol, x1, à temperatura de 40ºC e à pressão atmosférica. V1 e V1* são respectivamente, os volumes parcial molar e molar do etanol.

Determine as quantidades de etanol e de água a utilizar para obter 500 cm3 de uma solução para a qual V1 é mínimo sabendo que a 40ºC: V1* = 59.667 cm3 mol-1, V2* = 18.156 cm3 mol-1 e V1 (x1=0.4) = 17.230 cm3 mol-1.


RESULTADO : V1* (total) = 100.60 cm3 e V2*(total) = 406.69 cm3.



PROBLEMA Nº 34


ASSUNTO : Propriedades parciais molares.

OBJECTIVO : Cálculos com propriedades parciais molares e funções de excesso.


O volume de excesso ads misturas líquidas de argon e crípton, a 115.77 K e a baixas pressões, varia com a fracção molar, x1, do argon segundo:

Calcule os volumes parciais molares dos dois componentes na mistura equimolecular, sabendo que: V1* = 33.301 cm3 mol-1 e V2* = 34.222 cm3 mol-1.


RESULTADO: V1 = 32.967 cm3 mol-1, V2 = 33.521 cm3 mol-1.

PROBLEMA Nº 35


ASSUNTO : Propriedades parciais molares.

OBJECTIVO : Cálculos com propriedades parciais molares em misturas gasosas.

Considere que a mistura gasosa de etano(1) +propano(2), a 5 atm e a 40 ºC, satisfaz a equação de estado Z= 1 + BP/RT, sendo

Calcular os volumes parciais molares dos dois componentes, na mistura gasosa de composição y1 = 0.3, nas condições indicadas.

Considere os seguintes dados a 40ºC : B11 = -170.4 cm3 mol-1, B22 = -358.2 cm3 mol-1 ,

B12 = -247.7 cm3 mol-1 .

RESULTADO: V1 = 4985 cm3 mol-1, V2 = 4784 cm3 mol-1.

PROBLEMA 36

ASSUNTO : Propriedades críticas de substâncias puras

OBJECTIVO : Cálculos das propriedades críticas .
Estimar as propriedades críticas das seguintes substâncias com o método de Joback:

(a) 1-cloro-2,2 difluoroetileno;

(b) p-dibenzodioxina;

Comparar com os valores da literatura:



Composto

Tb/K

M

Tc/K

Pc/bar

Vc,m/cm3∙mol1

1-cloro-2,2 difluoroetileno

254.6

98.48

400.6

44.60

197

p-dibenzodioxina

556.7

184

desc.

desc.

desc.

DADOS: Para o método de Joback:

Tabela de contribuição de grupos do método de Joback (vd. Apêndice B);

Equaçõeses do método







onde Tc/K, Tb/K, Pc/bar e Vm,c /(cm3∙mol1). Nestas expressões, e , são, respectivamente, as contribuições (tabeladas) do grupo k (em número igual a nk) para os valores de Tc, Pc e Vm,c.


RESULTADOS: a) Tc= 400.3 , Pc= 45.7 bar , Vm,c=213.5 cm3.mol-1 , Tb=285.7 K;

b) Tc= 793.8 , Pc= 38.2 bar , Vm,c=500 cm3.mol-1 , Tb=598.3 K;




PROBLEMA 37

ASSUNTO : Equilíbrio de fases em sistemas de um componente.

OBJECTIVO : Cálculos em diagramas de equilíbrio de fases.
As massas específicas do diamante e da grafite são, respectivamente, 3.52 e 2.25 g.cm-3. A variação da energia de Gibbs padrão associada à transformação grafite  diamante, G0 G(1 atm, 298.15 K) é 2866 J mol-1. Determinar a pressão necessária para converter a grafite em diamante à temperatura (constante) de 298.15 K.

DADOS : M(carbono) = 12 .


RESULTADO: P= 14 700 atm.
PROBLEMA 38

ASSUNTO : Equilíbrio de fases em sistemas de um componente.

OBJECTIVO : Cálculos em diagramas de equilíbrio de fases.
A sílica (SiO2) apresenta diferentes formas polimórficas entre as quais o quartzo (), estável à temperatura ambiente e à pressão atmosférica, e a coesite, estável a alta pressão - da ordem dos 2 GPa (1GPa = 109 Pa). Dos estudos de Swamy e Saxena sobre o diagrama de fases da sílica [J. Geophysical Research 99 (1994) 11787 ] pode concluir-se que a variação da energia de Gibbs na transformação quartzo () = coesite à temperatura de 298.15 K e a 1 atm é = 4086 J mol-1. Do mesmo estudo retira-se que os volumes molares do quartzo() e da coesite nas mesmas condições de temperatura e de pressão são, respectivemente, 22.688 e 20.641 cm3 mol-1.

Calcular a pressão necessária para converter quartzo () em coesite à temperatura de 25 ºC. Compare com o valor (P 2 GPa) obtido do estudo anteriormente mencionado.

(Sugestão: admita que os sólidos quartzo  e coesite são imcompressíveis)







Figura 37.1. Diagrama de fases da sílica. Adaptado de V. Swamy, S. K. Saxena, J. Geophysical Research 99 (1994) 11,787.

RESULTADO: P= 1.99 GPa.





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