Questões de Química — Petrobras 2011

As propriedades termodinâmicas dos fluidos: energia interna, entalpia e entropia específicas podem ser calculadas a partir das propriedades temperatura, pressão e volume específico, que são mensuráveis. Se for escolhida adequadamente a dependência dessas propriedades, relações importantes podem ser obtidas. Definindo-se a dependência: h = h(s,p), a seguinte expressão é obtida:

Um mistura gasosa contendo em proporções estequiométricas e na razão de 0,4 mol para 100 mol de é carga fresca de um processo catalítico para a produção de metanol, de acordo com a equação: . O efluente do reator passa por um processo de separação, no qual todo o metanol e a água produzidos são separados por condensação. Os gases contendo os reagentes não reagidos e o são reciclados para o reator, misturando- -se com a carga fresca (F), dando origem à carga combinada (CC). Para evitar acúmulo de no reator, parte da corrente gasosa é purgada, conforme o esquema abaixo. A conversão global dos reagentes é de 96%. A vazão molar de na carga fresca é de 5 mol/s. Com base nos dados acima, analise as afirmativas a seguir. I - A vazão molar de metanol produzido é de 4,8 mol/s.

II - A fração molar de metanol na corrente de produto D é de 0,50. III - A razão molar na corrente de purga P é de 0,10. Está correto o que se afirma em

Tomando como base a análise de um ciclo de Carnot para refrigeração, pode-se demonstrar que o trabalho necessário cresce quando a temperatura da etapa isotérmica de absorção de calor diminui, aumentando quando a temperatura da etapa isotérmica de rejeição de calor aumenta. Nesse contexto, a potência usada na compressão para a absorção de uma taxa de calor Q é representada pela seguinte expressão:

O gráfico versus , apresentado acima, mostra as retas de operação usadas na montagem do diagrama de McCabe- Thiele, além de alguns pontos característicos. Com base nos dados apresentados no diagrama, conclui-se que a

O óxido de etileno pode ser utilizado como matéria-prima para obtenção de etilenoglicol. O óxido de etileno deverá ser produzido pela oxidação catalítica de eteno com ar, de acordo com a seguinte reação: No entanto, em paralelo ocorre a reação indesejável de combustão do eteno A conversão global de eteno no processo é de 95,0%, e a seletividade do etilenoglicol em relação ao é de 18,5:1. De acordo com os dados fornecidos, o rendimento do óxido de etileno no processo é de

Um mistura gasosa contendo em proporções estequiométricas e na razão de 0,4 mol para 100 mol de é carga fresca de um processo catalítico para a produção de metanol, de acordo com a equação: . O efluente do reator passa por um processo de separação, no qual todo o metanol e a água produzidos são separados por condensação. Os gases contendo os reagentes não reagidos e o são reciclados para o reator, misturando- -se com a carga fresca (F), dando origem à carga combinada (CC). Para evitar acúmulo de no reator, parte da corrente gasosa é purgada, conforme o esquema abaixo. A conversão global dos reagentes é de 96%. A vazão molar de na carga fresca é de 5 mol/s. Considerando-se que a razão molar de reciclo (R/F), expressa apenas em termos de , é de 0,6, analise as afirmativas abaixo: I - A conversão de por passagem no reator é de 60%. II - A vazão molar de na carga combinada é 24 mol/s. III - A razão molar de na corrente de carga combinada (CC) é de 0,10. Está correto o que se afirma em

Os diagramas ternários acima representam o equilíbrio dos componentes N e Q com dois diferentes solventes, R e S. As linhas tracejadas correspondem às linhas de amarração (tie lines). Ao se comparar os diagramas apresentados e os dois solventes, conclui-se que o solvente R é

Em relação ao comportamento volumétrico de fluidos, é INCORRETO afirmar que

Em relação à primeira lei e à segunda lei da termodinâmica, analise as afirmações a seguir. I - A primeira lei da termodinâmica estabelece que a variação de energia interna em um sistema é igual à diferença entre o calor e o trabalho no eixo realizado. II - Em um ciclo termodinâmico para transformação de calor em trabalho, o calor absorvido e o trabalho realizado são grandezas numericamente iguais, obedecendo dessa forma, ao princípio da conservação da energia. III - De acordo com a segunda lei da termodinâmica, é inviável a realização de um ciclo termodinâmico capaz de transferir calor de um ambiente a baixa temperatura para um ambiente a uma temperatura mais elevada. IV - A entropia é uma função de estado cuja variação diferencial pode ser caracterizada por meio da razão entre o calor trocado e a temperatura, ao longo de uma trajetória reversível. V - A segunda lei da termodinâmica impõe que, em um sistema isolado, as variações de entropia serão sempre positivas ou nulas. São corretas APENAS as afirmativas

Um sensor indica a vazão volumétrica de uma corrente de , de acordo com as CNTP. Durante um determinado instante, a corrente escoa a 27 o C e a 1 MPa, e o sensor indica uma vazão de 1 000 m 3 /h. Se, posteriormente, a temperatura e a pressão dessa corrente aumentarem para 87 o C e 2 MPa, mantendo, no entanto, a vazão mássica constante, o valor medido pelo sensor sofrerá uma variação de

O número de cavitação (Ca) é um número adimensional empregado na investigação da cavitação em bombas: onde p é a pressão do fluido, é a sua pressão de vapor, v é a velocidade de escoamento e a constante ½ não possui dimensão. Nesse caso, a dimensão de X é

Uma corrente gasosa escoa através de uma válvula termicamente isolada, na qual a pressão a jusante se torna inferior à pressão a montante. Sobre a diferença entre as temperaturas a jusante e a montante, sabe-se que

Uma torre absorvedora com 2 metros de altura de leito recheado realiza uma separação correspondente a 5 estágios de equilíbrio. Nessa condição, o HETP desse leito recheado será

Em uma unidade de produção de , uma corrente de 17 400 kg/h de gás natural (composição volumétrica: 90% de e 10% de ) é misturada com vapor d ́água de tal forma que a razão entre a quantidade de matéria de vapor e a quantidade de matéria total de carbono seja equivalente a 3. A vazão mássica da corrente de vapor é Dados: Massas molares: H = 1 kg/kmol; C = 12 kg/kmol; O = 16 kg/kmol

Uma determinada massa de gás ideal, inicialmente a uma pressão e temperatura , é submetida a um processo de alteração de suas variáveis de estado até que estas atinjam novos valores . Esse processo é baseado em duas etapas em sequência: 1ª Aquecimento à pressão constante até atingir a temperatura . 2ª Compressão isotérmica do gás até atingir uma pressão . Considerando-se que a capacidade calorífica à pressão constante mantém o mesmo valor ao longo do processo, a variação da energia interna do sistema é igual a

Uma corrente de metano a 27 o C, com vazão de 3 600 kg/h, é comprimida de 100 kPa até 200 kPa, consumindo, nesse processo, 150 kW. Sabendo-se que a capacidade térmica específica do metano é , e considerando-se a compressão como adiabática, o gás com comportamento ideal e as ineficiências associadas à máquina como nulas, a variação de temperatura entre a sucção e a descarga do compressor deve ser aproximadamente igual a

No dimensionamento de colunas de destilação para misturas multicomponentes, métodos não rigorosos podem ser utilizados para uma primeira estimativa, usando o conceito de chave leve e chave pesado. Esses métodos estimam o número mínimo de estágios, a razão de refluxo mínima, a localização do prato ótimo e o número real de estágios para uma dada separação. A respeito desses métodos e dos conceitos envolvidos, sabe-se que o

Uma corrente de ar úmido a 40 o C, com 90% de umidade relativa, é resfriada ao passar em um trocador, de forma que 50% do vapor d ́água presente na corrente de ar irá condensar. A umidade relativa da corrente de ar, após o resfriamento, é

O balanço de massa global na coluna e os valores das entalpias específicas das correntes da envoltória global são dados na tabela a seguir.

A carga térmica removida pela água de resfriamento no condensador é de 4,2 GJ/h. Considere que a entalpia de vaporização do vapor d ́água usada no refervedor seja de 2 000 kJ/kg. Para as condições definidas na tabela e de acordo com as informações dadas, a vazão de vapor d ́água consumida no refervedor é

Considere o diagrama termodinâmico pressão x entalpia abaixo para responder às questões de nºs 38 e 39.

Se 1 kg/s do propeno efluente do compressor na pressão de 2 500 kPa e na temperatura de 80 ºC, depois de passar por um condensador com perda de carga desprezível, sai desse condensador com 90% em massa de propeno no estado líquido, a carga térmica removida no condensador será

Uma mistura de n-butano e n-pentano é obtida como líquido saturado em um vaso de topo de uma coluna de destilação, no qual a temperatura é 44 o C e a pressão é 204 kPa. Considerando-se que sejam válidas as leis de Raoult e de Dalton e que as pressões de vapor dos hidrocarbonetos a 44 o C sejam: n-butano = 420 kPa e n-pentano = 132 kPa, o percentual molar de n-butano na mistura líquida é

A entalpia específica h(p,T) e a energia livre de Gibbs específica g definida por: g = h Ts são funções de estado e, portanto, as suas expressões na forma diferencial, dh e dg, respectivamente, são diferenciais exatas. A partir da definição de entalpia e da forma diferencial da equação de conservação de energia para um sistema fechado, contendo um fluido compressível, obtém-se a expressão: dh = Tds + vdp. Usando uma das relações de Maxwell, a variação da entalpia com relação à pressão, mantendo-se a temperatura constante, é determinada pela expressão

O balanço de massa global na coluna e os valores das entalpias específicas das correntes da envoltória global são dados na tabela a seguir. A carga térmica removida pela água de resfriamento no condensador é de 4,2 GJ/h. Considere que a entalpia de vaporização do destilado é 200 kJ/kg. Para as condições definidas na tabela e de acordo com as informações dadas, a razão de refluxo de operação é

Considere o diagrama termodinâmico pressão x entalpia abaixo para responder às questões de nºs 38 e 39. O propeno no estado de vapor saturado a 1 100 kPa é comprimido adiabaticamente por um compressor, onde, na descarga, a pressão e temperatura são 2 500 kPa e 80 ºC, respectivamente. Sabendo-se que o rendimento termodinâmico é dado pela relação entre o trabalho ideal e o trabalho real desenvolvido pelo compressor, e de acordo com o diagrama da página anterior, pressão x entalpia específica, o valor do rendimento é

Uma coluna de absorção foi dimensionada para absorver 90% de uma substância de massa molar igual a 50 kg/kmol, presente em uma corrente de ar, usando água pura como solvente. O teor dessa substância no ar é de 40% em base molar e, na solução aquosa formada, é de 25% em massa. Considerando-se que sejam desprezíveis a solubilidade do ar na água e a evaporação da água, a razão molar entre a água usada como solvente e a corrente de ar a ser tratada é Dados: Massas molares: H = 1 kg/kmol; O = 16 kg/kmol; ar = 29 kg/kmol

A polpa de papel úmida contendo 40,0% em massa de água passa através de um secador a ar até que a polpa contenha 10,0% em massa de água. O percentual de água removido da polpa úmida é de

A figura acima representa um flash adiabático de uma mistura líquida que passa por uma válvula de controle de pressão do vaso para garantir vaporização parcial da mistura. Considerando-se que a válvula está muito próxima ao vaso e desprezando-se a perda de carga na tubulação, é INCORRETO afirmar que a(o)

Em relação ao comportamento reológico de fluidos, analise as proposições a seguir. I - A viscosidade de um fluido sempre diminui com o aumento da temperatura. II - Fluidos nos quais a tensão de cisalhamento não é proporcional ao quadrado da taxa de deformação são ditos fluidos não newtonianos. III - Um fluido plástico de Bingham não escoa quando submetido a uma tensão de cisalhamento inferior a um determinado valor limite. IV - Há fluidos não newtonianos nos quais a viscosidade aparente varia com o tempo. São corretas APENAS as proposições

Pratos e recheios são internos de torres, sendo empregados para promover o íntimo contato entre as fases líquido e vapor numa torre de destilação. Para que os mesmos operem com uma eficiência adequada de transferência de massa, é preciso que as condições hidrodinâmicas da operação destes internos sejam adequadas. Comparando-se os diferentes tipos de pratos e recheios, sabe-se que