Um gás tem a seguinte composição, em base ponderal:
CO2-52 %;
CO- 8%;
O2 - 12%;
N2-28 %.
Assumindo comportamento ideal para o mesmo, calcular a 400^circ C e 1 atm :
a) sua massa específica e densidade relativa (padrão ar nas CNTP);
b) suas viscosidades dinâmica (cP) e cinemática (cS).

Passo 1

Beleza, aqui vai o resumo do enunciado: temos uma mistura de gases (CO₂ 52 %, CO 8 %, O₂ 12 % e N₂ 28 %) em base ponderal, que se comporta como gás ideal.
Conteúdo envolvido:
• Conversão de fração mássica para fração molar
• Cálculo do peso molecular médio da mistura
• Lei dos gases ideais para achar densidade (ρ = pM/RT)
• Definição de densidade relativa (ρₘᵢₓ/ρ_ar)
• Regra de mistura de viscosidade (μₘᵢₓ ≈ Σ yᵢ·μᵢ)
• Relação entre viscosidade dinâmica (μ) e cinemática (ν = μ/ρ)
O que vamos precisar: tabelas de pesos moleculares e viscosidades dos gases puros a 673 K (400 °C), R = 8,314 J/(mol·K), conversões de unidades.

Passo 2

Converter frações mássicas nrm CO2 = 0,5244,01 = 0,01182, nrm CO = 0,0828,01 = 0,00286, em frações molares nrm O2 = 0,1232,00 = 0,00375, nrm N2 = 0,2828,014 = 0,00999 :
  1. Calcular nrm tot=0,01182+0,00286+0,00375+0,00999=0,02842 em mol/g
  2. Somar yrm CO2=0,01182/0,02842=0,4157,;; yrm CO=0,1005,;; yrm O2=0,1319,;; yrm N2=0,3519
  3. Obter

Passo 3

Calcular o peso molecular médio da mistura:
Mrm mix=sumi yi,Mi =0,4157cdot44,01 +0,1005cdot28,01 +0,1319cdot32,00 +0,3519cdot28,014 approx35,20;g/mol
Agora a densidade pelo gás ideal:
rho = p,Mrm mixR,T com p=1,atm=101325,Pa,; T=673, K,; Mrm mix=0,03520,kg/mol
rho = 101325times0,035208,314times673 approx0,637;kg/m^3
Converter para rho approx0,637times0,06243=0,0398;lbm/ft^3 ( ):

Passo 4

Densidade relativa ao ar ( dr = Mrm mixMrm ar =35,2028,96approx1,215 ) sob mesmas condições:

Passo 5

Viscosidade dinâmica da mistura usando regra de mistura (aprox. linear em murm mixapproxsumi yi,mui ):
murm mix =0,4157cdot23,5 +0,1005cdot19,6 +0,1319cdot23,2 +0,3519cdot30,2 approx25,4;muPacdot s
Dados (a 673 K, valores típicos em murm mixapprox25,41000=0,0254;cP Pa·s):
Em cP ( ):

Passo 6

Viscosidade cinemática:
nu = murho usando mu=2,54times10^-5,Pacdot s,;rho=0,637,kg/m^3
nu = 2,54times10^-50,637 approx3,99times10^-5;m^2/s
Em cSt ( nuapprox3,99times10^-510^-6=39,9;cSt ):

Resposta

a) densidade relativa
b) viscosidade dinâmica viscosidade cinemática

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