segunda-feira, 6 de julho de 2009

PET 008 – Composição do petróleo – Compostos heterorgânicos

O petróleo é constituído predominantemente por hidrocarbonetos saturados e uma porção menor de aromáticos, mas isso não impede que nele existam compostos heterorgânicos contendo oxigênio, nitrogênio e enxofre na molécula.

O oxigênio contribui com até 1% da análise elementar do petróleo. A parte básica do oxigênio está na resina (goma). Nas frações mais leves o oxigênio está nas carboxilas ligadas a naftenos. Esta família de ácidos recebe o nome de ácidos naftênicos. Já foram identificados nos petróleos ácidos naftênicos com até 25 carbonos. Estes ácidos são extraídos do petróleo com uma solução alcalina. Os sais destes ácidos servem como detergentes.

O nitrogênio aparece na análise elementar com até 0,3%. Ele normalmente está inserido em cadeias policíclicas.

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O enxofre contribui com até 6% ou mais da análise elementar. A estrutura dos compostos que contém enxofre é muito diversa. O petróleo pode conter enxofre dissolvido ou na forma coloidal. Pode aparecer na forma de tióis, como sulfetos alifáticos, ou dentro de estruturas cíclicas como o tiofeno.

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Em relação ao enxofre existe uma historia muito interessante. O processo de retirada do enxofre é conhecido como “sweetening” que significa adoçamento. Porque? No início da industrialização do petróleo, este era destilado descontinuamente em tambores resultando em três frações. A primeira, mais leve, era descartada. Este rejeito foi mais tarde selecionado para ser o combustíveis dos automóveis e hoje é conhecido como gasolina. A fração intermediária era vendida como querosene usado na iluminação de interiores. A graxa que sobrava era vendida com unguento. Os serviçais que compravam o querosene perceberam que alguns querosenes enegreciam a prataria e outros nem tanto. Logo associaram isso com o sabor. O querosene doce não enegrecia a prataria, o azedo enegrecia. O teste era bem simples e consistia em molhar o dedo e tocar na língua. A terminologia permaneceu até hoje. O petróleo rico em enxofre é azedo (sour) e o petróleo pobre em enxofre é doce (sweet).  

O primeiro engenheiro químico

O primeiro curso formal de engenharia química foi criado por Peter Norton no MIT – Massachussets Institute of Technology em 1888. A primeira turma se formou em 1891 e era constituida por sete formandos. O primeiro a receber o diploma de engenheiro químico foi William Page Bryant. Como acontece ainda hoje, William Page Bryant não exerceu a profissão e trabalhou a vida toda como corretor de seguro.

EDO 010 – Equação de Bernoulli

A equação de Bernoulli tem a forma geral

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Ela difere da equação linear pela presença de no membro à esquerda. A equação diferencial de Bernoulli pode ser convertida numa equação linear pela transformação

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Derivando em relação a t obtém-se

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Inserindo na equação diferencial acima resulta

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Esta equação pode ser resolvida pelo método descrito em EDO 009.

Exemplo – Considere a equação de Bernouilli

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A transformação

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reduz a equação de Bernoulli a equação linear

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Resolvendo esta equação linear e retornando a u resulta

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quinta-feira, 2 de julho de 2009

TD 018 - Primeiro princípio: Efeitos térmicos

Considere o primeiro principio baseado na energia interna (vide o primeiro principio):

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Ele se aplica para todos os sistemas fechados mesmo se nele ocorrer uma reação química. Pode ser quantas reações forem necessárias ou nenhuma, mas, por enquanto basta uma

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Para haver uma reação o sistema precisa ser multicomponente e C é o número de componentes.

Observando a formula do primeiro principio, constata-se que V surge como variável independente natural, o mesmo acontecendo com a temperatura T que rege a transferência de calor entre o sistema e sua vizinhança. A ocorrência de uma reação no sistema obriga que o grau de avanço da reação também deva ser incluido. Neste caso,

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A diferencial da energia interna é dada por:

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Inserindo no primeiro principio resulta

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As seguintes situações são possíveis:

1. Processo isocórico (dV = 0) sem reação (dX = 0)

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ou melhor

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Neste caso Cv é o calor especifico a volume constante na ausência de reação.

2. Processo isotérmico (dT = 0) sem reação (dX = 0)

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Dividindo por V resulta

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Este coeficiente térmico corresponde ao calor liberado por unidade de variação de volume do sistema.

3. Processo isotérmico (dT = 0) e isocórico (dV = 0) com reação

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Dividindo por dX resulta

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Este é o calor de reação a volume e temperatura constantes.