Balanços de Massa e Energia: exercícios e questões de prova

O núcleo do primeiro ano de engenharia química: balanços de massa em misturadores, separadores e reatores, balanços de energia, comportamento dos gases e estequiometria.

Pratique esta disciplina grátisPraticar esta disciplinaFazer um exame simulado5 exercícios grátis todos os dias. Sem cartão.

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

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

Dicas de prova para Balanços de Massa e Energia

  • Desenhe o fluxograma e identifique cada corrente antes de escrever um balanço.
  • Conte as incógnitas e as equações independentes antes de começar a resolver.
  • Escolha uma base de cálculo, como 100 kg/h, quando nenhuma vazão for dada.

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 da lei dos gases ideaisCalculadora 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)

Disciplinas relacionadas

Preparação para o exame FE ChemicalTermodinâmica 1Química GeralCálculo de ReatoresFísica para Engenharia
Pratique esta disciplina grátisPraticar esta disciplinaFazer um exame simulado5 exercícios grátis todos os dias. Sem cartão.