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

!$ dU = TdS - PdV\\dH = TdS + VdP\\dA = - PdV - SdT\\dG = VdP - SdT !$

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)

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.

Diagrama esquemático de um destilador

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:

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.

!$ NH_{3(g)} \rightleftarrows { \large 1 \over 2} N_{2(g)} + { \large 3 \over 2} H_{2(g)}\,\,\,\triangle H= 46 { \large Kj \over mol} !$

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:

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

Método de análises óptico mais utilizado nas investigações biológicas e físico-químicas. Baseia-se na medida quantitativa da absorção da luz pelas soluções, onde a concentração na solução da substância absorvente é proporcional à quantidade de luz absorvida. Esse método é denominado de:

A pressão de vapor de um líquido puro corresponde à pressão exercida por um sistema, mantido em recipiente fechado, no qual coexistem, em equilíbrio, a fase líquida e o vapor. O valor da pressão de vapor desse sistema está associado, em grande parte, à natureza e à intensidade das interações entre as moléculas constituintes do líquido, e essa pressão aumenta com o aumento da temperatura, como mostra, no gráfico, as curvas de pressão de vapor para o etoxietano, (H₅C₂)₂O, o etanol, C₂H₅OH, e a água, H₂O

Considerando-se essa informação associada às propriedades físicas dos líquidos puros, é correto afirmar:

A qualidade e a quantidade de água disponível sempre foram determinantes para o bem-estar do homem ao longo do tempo. No Brasil, aproximadamente, 41% de toda água tratada é desperdiçada, e, apenas, 48% da população têm rede de esgotos, sendo que a maior parte do esgoto recolhido não é tratada. A falta de tratamento dos esgotos, que são descartados em córregos, rios e mares, contribui para a poluição da água e a disseminação de micro-organismos patogênicos, que causam doenças em muitos lugares do Mundo.

Com base nessa informação e nos conhecimentos sobre processos físicos, químicos e biológicos, associados ao tratamento da água e dos esgotos, é correto afirmar:

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 de85% 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 (dNA/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

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,

Vário s 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: