Exercício 3: Uma mistura gasosa a 1 atm e
(ou 378 K ), está sendo transportada através de uma tubulação de
de diâmetro interno e sua composição em % mássica em uma determinada posição é:
e
. As velocidades absolutas de cada espécie, neste caso, são
e
, respectivamente. Considerando a mistura como um gás ideal, determine:
(a) a taxa molar (em
) difusiva do
na mistura.
Dados: Massa molar (g/gmol):
e
. Constante universal dos gases: 0,08206 (atm.m3)/(Kmol.K)
(a) a taxa molar (em
Dados: Massa molar (g/gmol):
Passo 1
O enunciado descreve uma mistura gasosa ideal a
atm e
K que escoa num tubo de diâmetro interno
m. A composição em fração mássica é
,
,
e
.
As velocidades absolutas (ou convectivas totais) de cada espécie são dadas por m/s,
m/s,
m/s,
m/s.
Queremos a taxa molar difusiva de em kmol/s. Para isso vamos precisar de:
As velocidades absolutas (ou convectivas totais) de cada espécie são dadas por
Queremos a taxa molar difusiva de
- converter fração mássica em fração molar,
- achar a concentração total via lei dos gases ideais,
- calcular a velocidade média molar da mistura,
- determinar o fluxo difusivo molar de
relativo à velocidade média, - e por fim multiplicar pelo área da seção.
Passo 2
Convertendo fração mássica
em fração molar
:
calcular primeiro e depois normalizar.
calcular primeiro
Soma total
Logo as frações molares são
Passo 3
Concentração total
via lei dos gases ideais e área da seção:
Passo 4
Velocidade média molar da mistura
Passo 5
Fluxo molar difusivo superficial de
:
Passo 6
Taxa molar difusiva de
(kmol/s) multiplicando pela área: