2023 01 24

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TERMODINAMICA DELL’INGEGNERIA CHIMICA PROFF. MASSIMO MORBIDELLI E RENATO ROTA APPELLO DEL 24/01/2023 PARTE OBBLIGATORIA (RIPORTARE SU TUTTI I FOGLI IL NUMERO PERSONA) Il reattore semi -batch di volume V = 50 [L], schematizzato in figura, contiene inizialmente un volume 𝑉𝑉0 = 5 [𝐿𝐿] di una soluzione liquida del reagente A, solubilizzato in un solvente inerte S. In particolare, sono presenti 2.5 [𝐿𝐿] del reagente A e 2.5 [𝐿𝐿] del solvente S. Nel reattore ha luogo la seguente reazione elementare: 𝐴𝐴+ 𝐵𝐵↔ 𝐶𝐶 alla temperatura 𝑇𝑇= 40 [°𝐶𝐶]. La costante cinetica della reazione diretta 𝐴𝐴+ 𝐵𝐵→ 𝐶𝐶 alla temperatura di esercizio è pari a 𝑘𝑘𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑= 0.2 + 0.02 ∗ 𝛼𝛼 � 𝐿𝐿 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚∗ℎ� (essendo α l’ ULTIMA cifra del proprio numero persona – per esempio, nel caso di numero persona 10500382 → 𝛼𝛼= 2 → 𝑘𝑘𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑= 0.2 + 0.02 ∗ 2 = 0.24 � 𝐿𝐿 𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚∗ℎ�), e quella della reazione inversa 𝐶𝐶→ 𝐴𝐴+ 𝐵𝐵, alla stessa temperatura, è pari a 𝑘𝑘𝑑𝑑𝑖𝑖𝑖𝑖= 0.04 � 1 ℎ�. All’istante iniziale (𝑡𝑡= 0 ), comincia ad essere alimentata nel reattore una corrente 𝐹𝐹 con portata volumetrica pari a 10 �𝐿𝐿 ℎ� e costituita da una miscela liquida dei reagenti A e B solubilizzati nel solvente S definita dalle seguenti frazioni volumetriche : 𝑣𝑣𝐴𝐴= 0.24, 𝑣𝑣𝐵𝐵= 0.46 e 𝑣𝑣𝑆𝑆= 0.30. Tale alimentazione viene interrotta dopo un tempo pari a 𝑡𝑡= 3.5 [ℎ] e la miscela liquida ivi presente viene lasciata a reagire nel reattore chiuso senza modificarne la temperatura. Si calcolino le frazioni molari dei diversi componenti (𝑥𝑥𝐴𝐴, 𝑥𝑥𝐵𝐵, 𝑥𝑥𝐶𝐶, 𝑥𝑥𝑆𝑆) nella miscela dopo un tempo sufficientemente lungo affinché vengano raggiunte le condizioni di equilibrio , in cui la velocità di reazione netta della reazione reversibile si annulla. IPOTESI E DATI • La miscela liquida è ideale - A B C S 𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷 𝑴𝑴𝑷𝑷𝑴𝑴𝑷𝑷𝑴𝑴𝑷𝑷𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑷𝑷 𝒅𝒅𝑷𝑷𝒅𝒅 𝑷𝑷𝒅𝒅𝒔𝒔𝒔𝒔𝑷𝑷𝑴𝑴𝒅𝒅…