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Capítulo 4 Efeitos Térmicos A transferência de calor é uma operação usual na indústria química. Considere, por exemplo, o processo de fabricação do etileno gticol (um agente anticongelante) através da oxidação do etileno a óxido de etileno e sua subsegitente hidratação a glicol. A reação de oxidação catalítica é mais efetiva quando conduzida em tempera- turas próximas a 250ºC. Os reagentes, etileno e ar, são, por isso, aquecidos até essa temperatura antes de entra- rem no reator. O projeto do preaguecedor depende da taxa de transferência de calor. As reações de combustão do etilenó com o oxigênio no leito catalítico contribuem para o aumento da temperatura. Entretanto, calor é removido do reator, e a temperatura não ultrapassa os 250ºC. Temperaturas superiores promovem a produção de CO,, um produto indesejável. O projeto do reator requer o conhecimento da taxa de transferência de calor, que por sua vez depende dos efeitos térmicos associados às reações químicas. O produto óxido de etileno é hidratado a glicol por absorção em água. Calor é desprendido não somente em função da mudança de fase e do processo de dissolução, mas também devido à reação de hidratação entre o óxido de etileno dissolvido e a água. Finalmente, o glicol é separado da água por destilação, um processo de vaporização e condensação, que resulta na separação de uma solução em seus componentes, Todos os efeitos térmicos importantes são ilustrados por esse processo químico relativamente simples. De forma distinta dos efeitos térmicos sensíveis, que são caracterizados por variações de temperatura, os efeitos térmicos de reações químicas, de transições de fases e da formação e separação de soluções são determinados a partir de medidas experimentais efetuadas a temperatura constante. Neste capítulo aplicamos a termodinâmica na avaliação da maioria dos efeitos térmicos que acompanham as operações físicas e químicas. Contudo, os efeitos térmicos de processos de mistura, que dependem das propriedades termodinâmicas de misturas, serão tratados no Capítulo 12. 4.1 EFEITOS TÉRMICOS SENSÍVEIS A transferência de calor para um sistema, no qual não haja transições de fases, reações químicas e mudanças na composição, causa uma variação na sua temperatura. Neste item, desenvolvemos relações entre a quantidade de calor transferida e a variação de temperatura resultante, Quando o sistema é uma substância homogênea com composição constante, a regra das fases indica que, fixando os valores de duas propriedades intensivas, o seu estado fica estabelecido. Consegiientemente, a ener- gia interna molar ou específica de uma substância pode ser representada como uma finção de duas outras va- riáveis de estado. Escolhendo arbitrariamente a temperatura e o volume molar ou específico, U = UtT,V). Donde, av aU . au (5) ar+(57) ar Coma um resultado da Eq. (2.16), ela se torna: UV aU = T —— V Créra (x), ê A última parcela pode ser igualada a zero em duas circunstâncias: * Em qualguer processo a volume constante, qualquer que seja a substância. 
