Balanços Materiais e Energéticos
Uma empresa, diante da elevação dos preços da energia elétrica e das descobertas de grandes reservas de gás de xisto nas proximidades de suas instalações, resolveu investir na geração própria de energia termoelétrica. O gás de xisto é composto principalmente por metano (CH4), cuja equação de combustão é CH4 (g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O (l). A tabela a seguir mostra os dados termodinâmicos, a 25 ºC, relativos aos compostos envolvidos na equação apresentada.
 
composto S0(J.mol1.K1)S^0 (J . mol ^{-1} . K^{-1}) CP0(J.mol1.K1)C^0_P (J. mol ^{-1} . K ^{-1})
CH4 (g) 186,3 35,3
O2 (g) 205,1 29,4
CO2 (g) 213,7 37,1
H2O (l) 69,9 75,3
 
S0 = entropia padrão molar

CP0C^0_P= capacidade calorífica padrão molar

Com relação a essa situação hipotética, julgue o item subsequente, considerando que a combustão do CH4 ocorra de forma completa; que a entalpia padrão de combustão do CH4 (g), a 25 ºC, seja igual a -890 kJ/mol; e que as massas molares, em g/mol, do C, do H e do O sejam iguais a 12,0, 1,0 e 16,0, respectivamente.
 
Se o consumo mensal de energia elétrica da referida empresa for de 1,0 × 1012 J, a combustão do CH4 (g), sob pressão constante de 1 bar e a 25 ºC, produzirá mais de 40 toneladas de CO2 para suprir as necessidades mensais de energia da empresa.
 
Em um reator ideal, de processo contínuo, que opera em estado estacionário, a combustão de CH4 ocorre com uma conversão de 90% do reagente limitante. Esse reator é alimentado om CH4 e ar a taxas de 16 kg/h e 300 kg/h, respectivamente, conforme ilustrado no esquema apresentado.

Considerando que, nessa situação, a combustão do CH4 seja completa e que a composição do ar que alimenta o reator seja de 24%, em massa, de O2 (g) e, o restante, de N2 (g), julgue o item subsequente.

A porcentagem, em massa, de CO2 na corrente de saída do reator é superior a 10%.
Acerca de balanços de materiais e de energia, com ou sem reação química, julgue o item.
 
Considere que um composto P seja obtido em um reator de tanque agitado que opera continuamente. A obtenção do composto ocorre por meio da reação A→P, em que A é o reagente utilizado para a obtenção de P. A alimentação, em Ls–1, entra no reator a uma vazão  qe  em Ls–1; a concentração do reagente, em mol • L–1, na alimentação é CAe; a densidade, em g • L1, dessa corrente é  ρe\rho_e  e o volume útil do tanque, em L, é igual a V.  O composto no tanque pode ser considerado perfeitamente misturado, de forma que a densidade e a concentração de A no tanque seja igual à da corrente da saída. Para esse processo, a taxa de consumo de A (rA), em mol • L–1s–1, é representada por rA = –kCA, em que k é a constante cinética.
 
Assumindo que a densidade da corrente de entrada seja igual à densidade da corrente de saída, o balanço diferencial para a massa total pode ser expresso por  dVdt=qeqs\large{dV\over dt}=q_\mathrm{e}-q_\mathrm{s}, sendo  qs  a vazão da corrente de saída em Ls1.
 
O balanço diferencial de A pode ser expresso por  VdCAdt+CAdVdt=qeCAeqsCAskCAVV\large{dC_A\over dt}+C_\mathrm{A}{dV\over dt}=q_\mathrm{e}C_\mathrm{{Ae}}-q_\mathrm{s} C_\mathrm{{As}}-kC_\mathrm{A}V, sendo  CAs  concentração do reagente na corrente de saída.
Acerca de balanços de materiais e de energia, com ou sem reação química, julgue o item.
 
Um processo contínuo caracteriza-se por adição instantânea de reagentes em um tanque com remoção dos produtos e reagentes não consumidos algum tempo depois que o sistema atingiu o equilíbrio.
Acerca de balanços de materiais e de energia, com ou sem reação química, julgue o item.
 
Em sistemas estacionários fechados, existe acúmulo de massa e energia no sistema, isto é, a variação da energia interna (ΔE\Delta E) é diferente de zero. Então, o calor (Q) e o trabalho (W) são constantes, tanto para dentro como para fora do sistema, de forma que  Q + \ne 0.