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:
(c) a taxa molar (em Kmol/s) absoluta da mistura (total).
Dados: Massa molar (g/gmol):
e
. Constante universal dos gases: 0,08206 (atm.m3)/(Kmol.K)
(c) a taxa molar (em Kmol/s) absoluta da mistura (total).
Dados: Massa molar (g/gmol):
Passo 1
Resumindo, temos uma mistura gasosa em escoamento por um tubo de diâmetro interno
m, à pressão
atm e temperatura
K. A composição em fração mássica é
e as velocidades absolutas de cada espécie são
O que precisamos usar: conversão de frações mássicas em frações molares, lei dos gases ideais para obter concentração molar total , área da seção transversal
e o fluxo molar de cada espécie
e as velocidades absolutas de cada espécie são
O que precisamos usar: conversão de frações mássicas em frações molares, lei dos gases ideais para obter concentração molar total
Passo 2
Converter frações mássicas
em frações molares
. Para 1 kg de mistura, o número de kmol de cada espécie é
onde
Calcula-se
Calcula-se
O total é
kmol. Logo as frações molares são
isto é
Passo 3
Determinar a concentração molar total
(em kmol/
) pela lei dos gases ideais:
com
atm,
e
K. Assim
Passo 4
Calcular a área da seção transversal do tubo:
Passo 5
O fluxo molar de cada espécie é
Calculando rapidamente:
Passo 6
Somando todos os fluxos molares:
Resposta
A taxa molar total da mistura é aproximadamente