Considere a reação
que ocorre isotermicamente em fase gasosa com
. Construa duas curvas de
: uma para uma reação que se processa em um reator de
paredes rígidas e outra para um reator de parede móvel. Ambos com um volume inicial (
) igual a 10L.
paredes rígidas e outra para um reator de parede móvel. Ambos com um volume inicial (
Passo 1
O exercício pede para a gente estudar a reação gasosa isotérmica
com 20 mol de A no início (V₀=10 L). A meta é traçar duas curvas de concentração de A (Cₐ) em função da conversão de A (Xₐ):
- num reator de paredes rígidas (V constante)
- num reator de parede móvel (V varia, pressão constante)
Conteúdo: balanço de massa em termos de conversão, lei dos gases ideais e relação entre volume e número de mols.
Vamos precisar:
Vamos precisar:
- Definir conversão Xₐ e moles de A e B em função de Xₐ
- Usar a definição de concentração Cₐ = nₐ/V (com V fixo ou variável)
- Aplicar PV = nRT para o caso de volume variável
Passo 2
Definindo a conversão Xₐ:
Xₐ = fração de A que reagiu.
Se Nₐ₀ = 20 mol, então em um dado Xₐ temos:
Xₐ = fração de A que reagiu.
Se Nₐ₀ = 20 mol, então em um dado Xₐ temos:
- Nₐ = Nₐ₀·(1 – Xₐ)
- N_B = 2·Nₐ₀·Xₐ
Total de mols:
Passo 3
Reator de paredes rígidas (V = V₀ = 10 L):
Concentração de A é simplesmente
Concentração de A é simplesmente
Como
Numericamente,
, então
Passo 4
Reator de parede móvel (pressão constante):
- Pela lei dos gases,
. No início . Mantendo P e T fixos,
2) A concentração de A é
Numericamente,
, logo
Resposta
As duas curvas são:
- Reator de paredes rígidas:
- Reator de parede móvel (P constante):