Baixe Notas de Aula de Engenharia de Alimentos: Termodinâmica II e outras Provas em PDF para Termodinâmica, somente na Docsity! UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE - FURG ESCOLA DE QUÍMICA E ALIMENTOS - EQA CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS Alexandre Fonseca – 131927 Fernanda de Melo – 111461 Giovanna Roloff Timm – 82227 Júlia de Oliveira Gonzalez – 133947 Ligia Maria Freitas Pereira - 63700 Tainã da Costa Peruzzi – 81566 1ª Prova de Termodinâmica II: Parte 2 – Grupo 2 Disciplina: Termodinâmica II Professora: Debora Pez Jaeschke Rio Grande 2021 1) Considere o sistema solvente (1) e ácido acético (2) apresentado na Figura 1. a. Para pressão de 28 kPa, temperatura de 333,11 K e a fração molar do componente 2 na mistura inicial de 0,2: em que fase se encontra a mistura? Diversas equações podem ser usadas para predizer o comportamento dos componentes no equilíbrio líquido e vapor de uma mistura, além da utilização dos gráficos Pxy. Sendo xi e yi a fração molar de um componente na fase líquida e na fase vapor respectivamente, partindo de que pressão de vapor (P) em equilíbrio com a solução a uma determinada temperatura T pode ser calculada pela soma das pressões parciais dos 2 componentes. Tendo em vista essas considerações pode-se chegar na equação da Lei de Raoult: y iP=x iPi sat ,¿) Porém essa equação é válida ao considerarmos que: a fase vapor é um gás ideal ( baixas pressões) e que a fase líquida também é considerada ideal (quando as espécies que compõe o sistema são quimicamente similares). Vale ressaltar que para a determinação das Pressões de saturação de um componente de uma mistura, pode ser usada a equação de Antoine: onde A,B,C são parâmetros calculados. ln Pi sat =A− B C+°T A lei de Raoult Modificada é a Lei de Raoult com a inserção de um termo, coeficiente de atividade: O coeficiente de atividade γi é uma grandeza adimensional e relaciona a fugacidade (f) de uma substância i numa mistura na fase líquida com a fugacidade que esta substância teria se a mistura fosse ideal. y iP=x i γiP i sat Esta equação é utilizada quando a fase vapor é considerada um gás ideal, a baixas pressões de operação, porém a fase líquida da mistura não é uma solução ideal. Um dos critérios para o equilíbrio entre fases é a energia livre de Gibbs porém é uma propriedade que não se pode calcular com isso aparece potencial químico como forma de solucionar esse problema, atrelado ao uso de potencial químico está a fugacidade, que através de uma manipulação e utilizando como referência de gás ideal, pode ser substituída pelo coeficiente de fugacidade μi−μ i 0≡RTln [ f̂ if̂ i0 ]=RTln[ f̂ i yi P ]=RTln [φi ] O coeficiente de fugacidade pode-se ter idéia das interações que dominam um gás, sejam elas forças atrativas ou repulsivas, tendo impacto direto no volume ocupado por ele. A fugacidade f da fase vapor pode ser calculada através da regra de Lewis da fugacidade e podem ser adotadas 3 tipos de equações quanto ao rigor das considerações a serem feitas: Considerando que no equilíbrio de fases, a fugacidade do liquido é igual a fugacidade no vapor, para cada componente temos que: f̂ i v = f̂ i l y iφi v P=x i γi f i Essa equação final é o caso mais completo para se prever o comportamento do equilíbrio liquido-vapor de misturas e a partir dela pode-se chegar nas equações de Raoult e Raoult Modificada, dependendo das considerações: Em baixas pressões φ i v =1 e f i=P sat Então teremos Lei de Raoult Modificada: y iP=x i γiP i sat Além disso, para casos mais simples quando consideramos o liquido como solução ideal o termo do coeficiente de atividade γi=1 e temos a equação de Raoult: y iP=x iPi sat 4) Considere a separação do ácido acético e um dos solventes indicado no enunciado (2), conforme dados apresentados na Figura 2. Suponha que você é o engenheiro de processos responsável pela etapa de destilação. Você deseja separar a mistura de forma a recuperar a máxima fração possível de cada um dos compostos nas correntes de topo (vapor) e de fundo (líquido). Você poderá optar por alimentar a coluna de destilação com uma mistura contendo 20 (composição 1) ou 40 % (composição 2) do componente 1. Sabendo que a destilação será realizada a 313,5 K, qual das composições você escolheria? Argumente a sua escolha com base em aspectos teóricos e de acordo com os dados da Figura 2.
