Sobre o tema
A questão envolve o comportamento de gases ideais em reatores com válvulas de segurança, combinando decomposição térmica da hidrazina (N2H4) e equilíbrio químico da síntese da amônia. É fundamental aplicar a equação de Clapeyron (PV=nRT) para calcular pressões exercidas pelos gases formados, e o princípio de Le Chatelier para prever o deslocamento do equilíbrio com a temperatura. O problema exige ainda comparar as pressões parciais com os limites das válvulas, integrando conceitos de termodinâmica e cinética química. Esse tipo de análise é crucial em engenharia química para projeto de reatores seguros.
Tópicos relacionados
- Decomposição térmica da hidrazina
- Equilíbrio químico da amônia
- Princípio de Le Chatelier
- Equação dos gases ideais
- Pressão parcial e constante Kp
Enunciado
: 0,25
Dois reatores A e B, com volumes invari�veis de 20 litros cada um, s�o aquecidos at� atingir a
temperatura de 819 oC. Cada um dos reatores possui uma v�lvula de seguran�a: a do reator A se
abre automaticamente quando s�o produzidas em seu interior press�es iguais ou superiores a 1,5
atm, enquanto que a do reator B se abre automaticamente quando s�o produzidas em seu interior
press�es iguais ou superiores a 3,5 atm.
No reator A foi armazenada hidrazina l�quida (N2H4), que se decomp�s inteiramente em 0,163 mol
de g�s hidrog�nio e 0,082 mol de g�s nitrog�nio a 819 oC.
No reator B encontram-se em equil�brio, am�nia, 1,03�10-2 mol/L de N2 e 1,62�10-2 mol/L de H2,
a 819 oC, com um valor de Kp (constante de equil�brio em termos de press�o parcial) igual a 0,25.
Dados:
� massas at�micas: H = 1 u; N = 14 u;
� R = 0,082 atm.L/(mol.K); e
� os gases se comportam idealmente.
Se aumentarmos em 10 oC a temperatura do reator A, podemos afirmar que:
(A) a v�lvula do reator A se abre e a do reator B permanece aberta.
(B) a v�lvula do reator A se abre e a do reator B permanece fechada.
(C) a v�lvula do reator A permanece fechada e a do reator B permanece aberta.
(D) as v�lvulas de ambos os reatores permanecem fechadas.
(E) as v�lvulas de ambos os reatores permanecem abertas.
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Perguntas frequentes
O que é a constante de equilíbrio Kp e como se relaciona com Kc?
Kp é a constante de equilíbrio expressa em termos de pressões parciais dos gases. Para uma reação gasosa, Kp = Kc (RT)^(Δn), onde Δn é a variação do número de mols gasosos.
Como a temperatura afeta o equilíbrio químico?
De acordo com Le Chatelier, um aumento de temperatura favorece a reação endotérmica, deslocando o equilíbrio no sentido que absorve calor. Para a síntese da amônia (exotérmica), o aumento de temperatura diminui a produção de NH3.
Qual a relação entre pressão e temperatura em um gás ideal a volume constante?
Pela lei de Gay-Lussac, a pressão de um gás ideal é diretamente proporcional à sua temperatura absoluta, quando o volume e o número de mols são constantes: P1/T1 = P2/T2.