Considere a difusão com reação química heterogênea na superfície de uma partícula catalítica não porosa. A partícula do catalisador está envolta em um filme gasoso estagnado. Considere, também, a seguinte reação irreversível e de pseudoprimeira ordem A → B. O problema é unidimensional em geometria cartesiana no estado estacionário. A é o soluto reagente e B é o produto, sendo que ambos difundem em contradifusão equimolar. Na fronteira superior do filme estagnado, a fração molar de A é y_A0; ao percorrer uma distância δ até a superfície do catalisador, a fração molar de A em δ é y_Aδ.

Também deve ser considerado que a concentração total e as propriedades físicas são constantes. O termo \( \dfrac{D_{AB}}{δk_s} \) (em que D_AB e k_S são o coeficiente de difusão binário e a constante de velocidade da reação, respectivamente) relaciona as resistências à reação química heterogênea irreversível na superfície de uma partícula e à difusão em um filme gasoso que envolve o catalisador.

Com base nessas informações, qual a afirmação correta, dentre as apresentadas a seguir?

Alguns números adimensionais importantes para a convecção mássica forçada são os números de Stanton (StM), Schmidt (Sc) e Sherwood (Sh).

Relacione as duas colunas abaixo, estabelecendo conexão entre os números adimensionais mencionados e suas definições.

1 – St_M A – Relação entre o fenômeno da convecção mássica e a contribuição convectiva em razão do movimento do meio.

2 – Sc B – Razão entre resistência à difusão e resistência à convecção mássica.

3 – Sh C – Relação entre as forças viscosas e o fenômeno da difusão.

Qual a associação correta entre números e letras?

O diagrama de fases T × x1 × y1, para uma mistura binária ideal 1 + 2 à pressão constante de 1 bar, é apresentado na Figura 3.

Figura 3: Diagrama T × x₁ × y1 à pressão de 1 bar.

Fonte: Smith; Ness; Abbott, 2007. p. 260.

Sobre o comportamento da mistura binária 1 + 2, no que tange às variações de temperatura, das frações molares e da energia de Gibbs, são feitas as seguintes afirmativas:

I. A uma temperatura abaixo das temperaturas de saturação dos componentes 1 e 2, a mistura existe como um líquido sub-resfriado para qualquer fração molar, evidenciando que a energia de Gibbs do líquido é menor que a do vapor em todo intervalo de composição.

II. A 50°C, a mistura 1 + 2 está em equilíbrio líquido-vapor, se as frações molares de líquido e de vapor correspondem aproximadamente a x₁ = 0,38 e y₁ = 0,75.

III. A uma temperatura acima das temperaturas de saturação dos componentes 1 e 2, a mistura existe como vapor superaquecido, uma vez que as energias de Gibbs do líquido e do vapor são iguais para todo intervalo de composição.

IV. A curva inferior, identificada como T - x₁, corresponde à curva de ponto de orvalho, enquanto a curva superior, identificada como T - y₁ corresponde à curva do ponto de bolha.

Estão corretas apenas as afirmativas

Vapor d'água superaquecido a 5 MPa e 700°C flui através de uma turbina isolada com uma velocidade de 315 m/s, conforme ilustrado na Figura 2. O diâmetro da tubulação de entrada é 25 mm. Na saída do equipamento, o vapor úmido com um título de 87% está a 90°C. Considera-se que, na entrada (1), o volume específico e a entalpia específica do vapor d'água correspondem a 0,088 m³/kg e 3457,7 kJ/kg, nessa ordem, e que, na saída (2), as entalpias da água líquida e vapor correspondem a 376,9 e 2660,1 kJ/kg, respectivamente.

Figura 2: Escoamento em regime estacionário através de uma turbina isolada.

Fonte: Smith; Ness; Abbott, 2007. p. 199.

Com base nesses dados, desprezando-se as variações de energia cinética e de energia potencial e considerando que a turbina foi projetada corretamente, qual a potência desenvolvida pelo dispositivo?

O ciclo de Rankine ideal para uma planta de potência simples a vapor representado no diagrama T x s, conforme ilustrado na Figura 1, é composto por quatro processos em regime permanente. Cada um dos processos está vinculado a um dispositivo: caldeira, turbina, condensador e bomba.

Figura 1: Ciclo de Rankine em um diagrama T x s.

Fonte: Smith; Ness; Abbott, 2007. p. 217.

A partir dessas informações, qual descrição a seguir NÃO representa o processo que ocorre em um desses dispositivos?

Qual das seguintes reações é um exemplo de reação redox?

Um leito fixo preenchido com partículas esféricas de diâmetro médio igual a d_p = 3 mm está sendo utilizado para filtrar água. O leito possui uma altura H = 0,5 m e uma porosidade de ε = 0,4. A água a 20°C, com uma vazão volumétrica de Q = 0,002 m³/s, atravessa o leito. A seção transversal do leito tem um diâmetro de D = 0,2 m.

As propriedades da água são: massa específica ρ = 998 kg/m³ e viscosidade dinâmica μ = 0,001 Pa.s. O escoamento ocorre no regime laminar. A queda de pressão no leito pode ser estimada pela equação de Ergun:

Nessa equação, \( v \) é a velocidade superficial.

Baseando-se nessas informações, o valor aproximado para a queda de pressão estimada para o leito é

Em uma coluna de destilação, a separação dos componentes ocorre devido ao contato entre as fases líquida e vapor ao longo dos estágios. A coluna pode ser dividida em duas seções principais: a seção de retificação (acima do ponto de alimentação) e a seção de stripping (abaixo do ponto de alimentação). Uma coluna de destilação é utilizada para separar uma mistura binária em que o componente mais volátil deve ser recuperado no topo com alta pureza. O número de estágios teóricos e a eficiência do processo são afetados diretamente por diferentes variáveis operacionais e de projeto.

Considere as seguintes afirmações:

( ) O aumento da relação de refluxo em uma coluna de destilação reduz o número de estágios teóricos necessários para atingir uma mesma especificação de pureza no topo da coluna.

( ) A concentração do produto de topo sem o refluxo não pode ser maior do que a concentração do vapor que sobe do prato de alimentação.

Analise as observações acima, assinalando, nos parênteses, (V), para as verdadeiras, e (F), para as falsas.

A sequência correta, de cima para baixo, é:

O ciclone é um equipamento muito comum para separação de partículas sólidas, utilizando a força centrífuga para intensificar a separação por densidade e tamanho. A concentração de partículas sólidas afeta a eficiência de separação. Em uma fábrica de cimento, foi detectada a redução da eficiência em um dos ciclones. A tarefa de identificação do problema ficou a cargo do estagiário, em cujo relatório ele fez as seguintes observações:

( ) Constatou-se a inércia das partículas, que equaliza o momento em camadas adjacentes do gás, diminuindo a componente tangencial de velocidade.

( ) Verificou-se o aumento do atrito entre a mistura gás-partículas e a parede do ciclone, em virtude do depósito das partículas, que também reduz a componente tangencial de velocidade.

Analise as observações feitas pelo estagiário, assinalando, nos parênteses, (V), para as verdadeiras, e (F), para as falsas.

A sequência correta, de cima para baixo, é:

Os sedimentadores são geralmente classificados de acordo com sua geometria e o tipo de alimentação da suspensão. O sedimentador contínuo convencional, por exemplo, é um tanque dotado de dutos para alimentação, saída de clarificado e descarte do espessado.

Com base nas hipóteses e nos fundamentos para a formulação e projeto de sedimentadores, qual das afirmações a seguir está correta?