Nível III

Gás natural liquefeito vem sendo produzido no mundo em quantidades cada vez maiores devido à sua alta densidade de energia, quando comparada à do gás natural comprimido. O gás natural liquefeito é composto majoritariamente por metano, cuja pressão de vapor varia com a temperatura conforme a equação empírica: $$\log(P/\pu{bar}) = 4 - \frac{480}{T/\pu{K} - \pu{0,5}}$$ Um tanque criogênico típico para transporte marítimo de gás natural liquefeito tem volume de $\pu{40000 m3}$, e é armazenado a $\pu{-112,5 \degree C}$. Este tanque não possui resfriamento externo e a pressão em seu interior é mantida constante. Inicialmente o tanque é carregado com $\pu{14000 ton}$ de metano líquido, que evapora durante o transporte, perdendo calor a uma taxa de $\pu{50 kW}$.

1. Determine o ponto de ebulição normal do metano.

2. Determine o ponto crítico do metano.

3. Determine a entalpia de vaporização do metano nas condições de transporte.

4. Determine a fração de metano que evapora após quinze dias de navegação.

Considere o diagrama de fases para uma mistura líquida de água e 1,4-dioxano em $\pu{1 atm}.$

Considere as proposições.

1. Água e dioxano formam um azeótropo de ponto de ebulição mínimo quando a fração molar de água é $\pu{20}\%$.

2. A mistura de água e dioxano ocorre com liberação de energia.

3. Em $\pu{20 \degree C}$, a pressão de vapor da água é $\pu{20 Torr}$ e a do dioxano é $\pu{30 Torr}$. A pressão de vapor de uma mistura equimolar de água e dioxano em $\pu{20 \degree C}$ é menor que $\pu{25 Torr}$.

4. Uma mistura contendo $\pu{80}\%$ de água e $\pu{20}\%$ de dioxano em base molar em $\pu{70 \degree C}$ é aquecida até o início da ebulição. O vapor coletado é resfriado de volta a $\pu{70 \degree C}$ resultando em um líquido contendo $\pu{40}\%$ de água em base molar.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições corretas.

Considere o diagrama de fases para uma mistura líquida de acetona e clorofórmio, em temperatura ambiente e $\pu{1 atm}.$

Quando uma mistura equimolar é aquecida, ela entra em ebulição, possibilitando a marcação do ponto A, que representa o líquido $\alpha$ em ebulição e o ponto B, que representa o vapor $\beta$, gerado pela vaporização do líquido $\alpha$. O vapor $\beta$ pode ser condensado e em seguida vaporizado, gerando o vapor $\gamma$.

1. Classifique o processo de mistura de acetona e clorofórmio como endotérmico ou exotérmico.

2. Determine a composição de $\alpha$, $\beta$ e $\gamma.$

3. Determine e as temperaturas de ebulição dos líquidos $\alpha$ e $\gamma$ em $\pu{1 atm}.$

4. Determine o número de estágios necessários para se obter uma mistura contendo $\pu{90}\%$ de acetona a partir do líquido $\alpha$.