Considere a transferência de massa unidimensional para uma mistura de gasosa de O2(g) (A) e CO2(g) (B) a 294 K e pressão total de 1,52 times 10^5 Pa. São conhecidas a fração molar do O2(g), XA=0,40 e sua velocidade de deslocamento na mistura, vAx=0,08 m / s. O gás CO2(g) desloca-se com velocidade VBx=-0,02 m / s. Nessas condições, calcule: As concentrações mássicas de O2(g) (A) e CO2(g) e a concentração mássica da mistura, em kg / m^3;

Passo 1

Beleza, então o enunciado diz que a gente tem uma mistura gasosa de O₂ (A) e CO₂ (B) a 294 K e pressão total de 1,52×10⁵ Pa. A fração molar de O₂ é X_A=0,40 e as velocidades dos gases são dadas, mas, pra calcular concentração mássica a gente só vai usar a Lei dos Gases Ideais. O que precisamos:
  • Lei dos Gases Ideais: , pra achar a concentração molar total .
  • Moles/mol: massa molar de A e de B .
  • Frações molares e .
  • A ideia de concentração mássica: .

Passo 2

Primeiro vamos achar a concentração molar total C = nV = pR,T usando a Lei dos Gases Ideais em forma de densidade molar:
C = 1,52times10^58,314 times 294 approx 62,18;mol/m^3
onde
  • Pa
  • J/(mol·K)
  • K
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Passo 3

Agora calculamos a concentração mássica de O₂ (A):
cA = XA ;C;MA
Substituindo:
cA = 0,40 times 62,18;molm^3 times 0,032;kgmol approx 0,796;kg/m^3

Passo 4

A fração molar de CO₂ (B) é cB = XB ;C;MB = 0,60 times 62,18;molm^3 times 0,044;kgmol approx 1,642;kg/m^3 . A concentração mássica de B é:

Passo 5

Pra achar a concentração mássica da mistura, é só somar as duas:
rhomistura = cA + cB approx 0,796 + 1,642 = 2,438;kg/m^3

Resposta

Concentração mássica de O₂:
Concentração mássica de CO₂:
Concentração mássica da mistura:

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