Considere a transferência de massa unidimensional para uma mistura de gasosa de
e
(B) a 294 K e pressão total de
Pa. São conhecidas a fração molar do
e sua velocidade de deslocamento na mistura,
. O gás
desloca-se com velocidade
. Nessas condições, calcule:
(d) As concentrações molares de
e
e a concentração molar da mistura, em moles
;
(d) As concentrações molares de
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre transferência de massa em uma mistura de gases, especificamente oxigênio (
) e dióxido de carbono (
) a 294 K e pressão total de
Pa. A gente sabe a fração molar do
(
) e as velocidades de deslocamento dos dois gases na mistura. Nosso objetivo aqui é calcular as concentrações molares de cada gás e da mistura toda, em moles por metro cúbico (
).
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar como calcular a concentração molar de um gás usando a Lei dos Gases Ideais. A fórmula é:
Onde:
-
é a concentração molar ( ), -
é a pressão total da mistura ( ), -
é a fração molar do gás, -
é a constante dos gases ideais ( ), -
é a temperatura absoluta ( ).
Passo 3
Vamos calcular a concentração molar do
primeiro. Temos:
Substituindo na fórmula:
Vamos calcular o denominador e o numerador separadamente.
Numerador:
Denominador:
Agora, dividindo:
Passo 4
Agora, vamos calcular a concentração molar do
. Sabemos que a fração molar do
,
, pode ser encontrada já que a soma das frações molares é 1.
Usando a mesma fórmula:
Calculando o numerador:
Denominador continua o mesmo:
Dividindo:
Passo 5
Por fim, vamos calcular a concentração molar total da mistura. Basta somar as concentrações molares dos componentes:
Resposta
As concentrações molares são:
-
: -
: - Concentração molar da mistura: