BALANCO DE MASSA E ENERGIA
1a LISTA DE EXERCÍCIOS
1) Converta as seguintes unidades:
a) 1 cm2/s em seu equivalente em km/ano;
b) 23 lb.ft/min2 em seu equivalente em kg.cm/s2;
c) 0,6 µg/mL.min em seu equivalente em lb/ft3.d.
2) Seu manual mostra que a gravação um microchip segue aproximadamente a relação:
d = 16,2 − 16,2l −0,021.t com t < 200
na qual d é a profundidade da gravação em microns (micrômetros, µm) e t é o tempo de gravação em segundos.
Quais são as unidades associadas aos números 16,2 e 0,021? Converta a relação de forma que d seja expresso
em polegadas e t possa ser usado em minutos.
3) Uma placa de orifício é usada para medir a vazão de um fluido em tubos. A vazão está relacionada à queda
de pressão pela seguinte expressão:
v = c.
∆P
ρ
na qual v é a velocidade, ∆P é a queda de pressão, ρ é a densidade do fluido e c uma constante. Qual a unidade
de c no sistema de unidades SI?
4) Uma semente de cristal de diâmetro d (mm) é colocada em uma solução de sal dissolvido, e se observa a
formação (nucleação) de novos cristais a uma taxa constante r (cristais/minuto). Experimentos realizados com
sementes de vários diâmetros mostram que a taxa de nucleação varia com o diâmetro da semente segundo
r (cristais/min) = 200.d − 10.d 2 (d em mm)
a) Quais são as unidades das constantes 200 e 10?
b) Calcule a taxa de nucleação de cristais em cristais/s correspondente a um diâmetro de cristal de 0,050
polegadas;
c) Deduza uma fórmula para r (cristais/s) em termos de d (polegadas0. Cheque a fórmula usando o resultado da
parte b.
5) Calcule a densidade do mercúrio em lb/ft3 a partir da densidade relativa tabelada de 13,546 a 20oC, e o
volume em cm3 ocupado por 215 kg deste mercúrio.
6) Se uma solução com 70% de glicerol tem uma densidade relativa de 1,184 a 15oC, quais são os valores da
densidade da solução expressos em: (a) g/cm3; (b) lb/ft3 e (c) kg/m3.
7) Se um balde contém 2,0 lb de NaOH, quantos: (a) lb moles de NaOH ele contem?; (b) g moles de NaOH ele
contém?
8) Quantas lb de NaOH existem em 7,50 g moles de NaOH?
9) Quanto de cada uma das seguintes quantidades estão contidas em 100,0 g de CO2? (a) mol de CO2; (b) lb
mol de CO2; (c) mol de C; (d) mol de O; (e) mol de O2.
10) Uma solução 15% em massa de A (xA = 0,15) e 20% em mol de B (yB = 0,20).
a) Calcule a massa de A em 175 kg de solução;
b) Calcule a vazão mássica de A em uma corrente de solução com vazão de 53 lb/h.
c) Calcule a vazão molar de B em uma corrente de solução com vazão de 1000 mol/min.
d) Calcule a vazão total da solução que corresponde a uma vazão molar de 28 kmol/s de B.
e) Calcule a massa da solução que contém 300 lb de A.
11) Ácido sulfúrico comercial tem 98% de H2SO4 e 2% de H2O. Qual é a razão molar de H2SO4 para H2O?
12) Um composto contém 50% de enxofre e 50% de oxigênio em massa. A fórmula empírica do composto é:
a) SO
b) SO2
c) SO3
d) SO4
13) Quantos quilos de carvão ativado devem ser misturados a 38 kg de areia, de forma que a mistura final tenha
28% de carvão em peso?na solução.
14) Uma mistura gasosa contém 40 lb de O2, 25 lb SO2 e 30 lb SO3. Qual é a composição da mistura em frações
molares?
15) Uma solução aquosa 0,50 molar de ácido sulfúrico entra em uma unidade de processo com uma vazão de
1,25 m3/min. A densidade relativa da solução é 1,03. Calcule:
a) A concentração mássica do H2SO4 em kg/m3;
b) A vazão mássica de H2SO4 em kg/s;
c) A fração mássica do H2SO4.
16) Uma solução de HNO3 em água tem densidade relativa de 1,10 a 25oC. A concentração do HNO3
corresponde a 15 g/L de solução. Determine:
a) A fração molar de HNO3 na solução;
b) a concentração em ppm de HNO3
17) Um líquido tem densidade relativa de 0,90 a 25oC. Calcule:
a) A sua densidade a 25oC em kg/m3;
b) O seu volume específico a 25oC em ft3/lb;
c) Se o líquido for colocado em uma garrafa de 1,5 L, que tem uma massa de 232 g, quanto pesará a garrafa
completamente cheia?
18) Qual é a pressão 30 m abaixo da superfície de um lago? A pressão atmosférica (na superfície) é de 10,4 m
H2O, e a massa específica da água é d 1000 kg/m3. Admita que g é 9,807 m/s2.
19) O manômetro de pressão de um tanque de CO2 utilizado para encher garrafas de água carbonatada tem uma
leitura de 51 psig. No mesmo instante o barômetro acusa 28 in Hg. Qual é a pressão absoluta no tanque em
psia?
20) Animais pequenos como os camundongos podem viver (embora sem conforto) em pressões de ar reduzidas
até 0 kPa absolutos. Em um teste, um manômetro de mercúrio conectado a um tanque, registra 64,5 cm Hg,
enquanto o barômetro indica 100 kPa. Os camundongos sobreviverão nestas condições?
21) O manômetro no condensador de vapor de uma turbina indica 26,2 in Hg de vácuo. A leitura do barômetro
é de 34 in Hg. Qual é a pressão absoluta no condensador em psia?
22) Calcule o peso molecular médio do ar:
a) A partir das composições molares aproximadas: 79% de N2 e 21% O2;
b) A partir das composições molares aproximadas: 76,7% de N2 e 23,3% O2.
23) Uma mistura de 23,2% d H2, 35,4% de N2 e 41,4% de CO2 à pressão de 200 kPa e temperatura de 150oC
ocupa o volume de 10m3. Considerando o comportamento ideal, calcule as pressões parciais e os volumes dos
componentes puros.
24) Uma mistura contém 10% molar de álcool etílico (C2H6O), 75% molar e de acetato de etila (C4H8O2) e 15%
molar de ácido acético (C2H4O2). Calcule as frações mássicas de cada componente. Qual é o peso molecular
médio da mistura? Qual seria a massa (kg) de uma amostra contendo 25 kmol de acetato de etila?