Preparação para o exame FE Chemical: exercícios e questões de prova

Exercícios para o exame Fundamentals of Engineering (FE) Chemical: balanços de massa e energia, termodinâmica e equilíbrio, cinética e projeto de reatores, transferência de calor e escoamento de fluidos.

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Pacote de revisão (PDF)Formulários, etapas dos métodos e exercícios com soluções completas, prontos para imprimir.

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Tópicos desta disciplina

  1. Balanço de massamistura de duas correntes · mistura até uma meta · evaporadorcálculos
  2. Balanço de energiaaquecimento de uma corrente · trocador de calor · trocador com perda de calorcálculos
  3. Lei dos gases ideaisP a partir de n, V, T · a partir da massa · mudança de estado ou massa específicacálculos
  4. Estequiometriade massa a massa · reagente limitante · rendimento percentualcálculos
  5. Equilíbrio químicoKc a partir das concentrações · Tabela ICE · tabela ICE com equação do segundo graucálculos
  6. Calorimetria e entalpiaaquecimento com q = m·c·ΔT · calorímetro · entalpia de formaçãocálculos
  7. Cinética químicaprimeira ordem · conversão e segunda ordem · Arrheniuscálculos
  8. Dimensionamento de reatores (CSTR e PFR)CSTR de primeira ordem · PFR de primeira ordem · conversão a partir do volumecálculos
  9. Trocadores de calor (LMTD)LMTD · área necessária · projeto completocálculos
  10. Condução de calorparede simples · parede composta · parede com convecçãocálculos
  11. Atrito em tubulações e perda de cargaNúmero de Reynolds · perda de carga de Darcy–Weisbach · perdas localizadas e carga totalcálculos
  12. Bombas e potência de bombaspotência hidráulica · rendimento da bomba · altura manométrica do sistema e potênciacálculos

Dicas de prova para Preparação para o exame FE Chemical

  • Escolha uma base de cálculo e desenhe o fluxograma antes de escrever os balanços.
  • Para reatores de primeira ordem, lembre que um PFR sempre precisa de menos volume que um CSTR para a mesma conversão.
  • Fique atento se ΔT é uma diferença (K ou °C) ou uma temperatura absoluta (K).

Exemplos resolvidos

Balanço de massaFácil
MisturadorCorrente 1300 kg/h · 30% salCorrente 2250 kg/h · 40% salCorrente 3x₃ = ? %

Duas soluções de sal são misturadas em regime permanente. Encontre a fração mássica de sal na saída x3.

ṁ1 = 300 kg/hx1 = 30 %ṁ2 = 250 kg/hx2 = 40 %

Calcule x3 (%)

Mostrar dicas
  1. Em regime permanente, o que entra sai: escreva um balanço total e um balanço do componente dissolvido.
  2. Total: ṁ₁ + ṁ₂ = ṁ₃. Componente: ṁ₁x₁ + ṁ₂x₂ = ṁ₃x₃.
  3. ṁ3 = 550 kg/h.
Mostrar a resposta e a solução passo a passo

Balanço de massa em regime permanente: entrada = saída, para a massa total e separadamente para cada componente (sem reação).

Balanço total

ṁ3 = ṁ1 + ṁ2 = 300 + 250 = 550 kg/h

Balanço de Sal

ṁ1x1 + ṁ2x2 = ṁ3x3
x3 = (300·30 + 250·40)/550 = 34,55 %

Resposta

x3 = 34,55 %
Balanço de energiaMédia
lado quentelado friomistura de glicol · 150 °C120 °Cágua · 15 °Ct = ? °C

mistura de glicol quente resfria água em um trocador de calor em contracorrente sem perda de calor. Encontre a temperatura de saída da água tout.

ṁh = 1 kg/scp,h = 3,6 kJ/(kg·K)Th: 150 → 120 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)tin = 15 °C

Calcule tout (°C)

Mostrar dicas
  1. O calor perdido pela corrente quente é igual ao calor ganho pela corrente fria.
  2. Encontre Q pelo lado quente primeiro, pois você conhece as duas temperaturas dele.
  3. Q = 108 kW.
Mostrar a resposta e a solução passo a passo

Balanço de energia do trocador: sem perdas, ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin).

Calor liberado pela corrente quente

Q = 1·3,6·(150 − 120) = 108 kW

Calor absorvido pela água

tout = tin + Q/(ṁccp,c) = 15 + 108/(1·4,18) = 40,84 °C

Resposta

tout = 40,84 °C

Como a prática funciona

  • “Praticar esta disciplina” mistura exercícios de todos os seus tópicos, como numa prova de verdade.
  • Cada exercício tem valores novos, então você aprende o método em vez de decorar uma resposta.
  • Travou? Abra primeiro uma dica pequena, e a explicação completa só quando precisar.
  • Os exames simulados são cronometrados e não têm dicas; no final você recebe sua nota e uma revisão completa.

Calculadoras para esta disciplina

Calculadora de condução de calorCalculadora da lei dos gases ideaisCalculadora de perda de carga em tubulações (Darcy–Weisbach)Calculadora de potência de bombaCalculadora de volume de CSTR e PFRCalculadora do número de ReynoldsCalculadora da LMTD (diferença de temperatura média logarítmica)Calculadora de calor específico (q = mcΔT)Calculadora de rendimento percentualCalculadora de estequiometria (de gramas para gramas e reagente limitante)Calculadora de massa molarCalculadora da lei geral dos gases (Boyle, Charles e Gay-Lussac)Calculadora de fórmula empírica (e fórmula molecular)

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