A análise em uma base molar de uma mistura de gases a 50^circ F(10^circ C) e 1 atm é 20 % Ar (argônio), 35 % CO2 e 45 % O2. Determine
(a) a análise em termos de fraçöes mássicas.
(b) a pressão parcial de cada componente, em lbf^6 / in^2.
(c) o volume ocupado por 10 lbm(4,54 kg) de mistura, em ft^3.

Passo 1

O enunciado dá uma mistura gasosa a 50^circF ( 10^circC) e 1 atm com frações molares ,yAr=0,20, yCO2=0,35 e yO2=0,45. Pede-se
(a) as frações mássicas, aplicando balanço de massa em mistura.
(b) as pressões parciais Pi=yiPrm tot, convertendo 1 atm para psi=(lbf/in^2).
(c) o volume ocupado por 10 lbm da mistura, usando a lei dos gases ideais ,PV=nRuT.

Passo 2

Para as frações mássicas usamos
wi = yi Misumj yj Mj
onde MAr=39,948, MCO2=44,01 e MO2=32,00,(lbm/lbmol). Calculamos o denominador:
Mrm mix=sumj yj Mj =0,20cdot39,948+0,35cdot44,01+0,45cdot32,00 =37,7931;lbm/lbmol
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wAr=0,20cdot39,94837,7931=0,2115, wCO2=0,35cdot44,0137,7931=0,4073, wO2=0,45cdot32,0037,7931=0,3812

Passo 3

As pressões parciais são
Pi = yi Prm tot, Prm tot=1;atm=14,696;psi
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PAr=0,20times14,696=2,939;psi, PCO2=0,35times14,696=5,144;psi, PO2=0,45times14,696=6,613;psi

Passo 4

Para o volume usamos . Já temos lbm/lbmol. O número de mols em lbm é
A temperatura em Rankine é
e o universal é .

Passo 5

Aplicando
V=n,Ru,TP =0,2646times10,7316times51014,696 =98,6;ft^3

Resposta

(a) wAr=0,2115, wCO2=0,4073, wO2=0,3812.
(b) PAr=2,939;psi, PCO2=5,144;psi, PO2=6,613;psi.
(c) V=98,6;ft^3.

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