Problema 3D.15

Para que toda a água evapore, o tambor deve ter volume suficiente para que a pressão da água no estado vapor não ultrapasse sua pressão de vapor máxima. Primeiro, calcula-se a quantidade de água presente na corrente e, em seguida, o volume necessário para acomodar essa quantidade como vapor.

$$V_{\ce{H2O}} = V_\mathrm{total} \times x_{\ce{H2O}} = \pu{10e4 L} \times \pu{1,5e-4} = \pu{1,5 L}$$ O volume da corrente seca é $$V_\mathrm{seca} = V_\mathrm{total} - V_{\ce{H2O}} = \pu{10 m3} - \pu{1,5e-3 m3} \approx \pu{10 m3}$$

De $n = \dfrac{m}{M},$ $$n_{\ce{H2O}} = \dfrac{\pu{1500 g}}{\pu{18 g//mol}} = \pu{83,3 mol}$$

De $V = \dfrac{nRT}{P},$ $$V_{\ce{H2O}} = \dfrac{(\pu{83,3 mol})(\pu{62,4 Torr.L//mol.K})(\pu{300 K})}{\pu{26 Torr}} = \pu{6e4 L} = \pu{60 m3}$$

O tambor deve acomodar o volume do vapor e o volume da corrente seca: $$V_\mathrm{tambor} = V_{\ce{H2O}} + V_\mathrm{seca} = \pu{60 m3} + \pu{10 m3} = \boxed{\pu{70 m3}}$$

$$Q = n \Delta H_\mathrm{vap} = (\pu{83,3 mol}) \times (\pu{40 kJ//mol}) \approx \boxed{\pu{3,3 MJ}}$$