Em um processo de separação por adsorção, utilizam-se 50 kg de uma peneira molecular de carbono como material adsorvente. Inicialmente, 5 \mathrm{lb}_{\mathrm{m}}\left(1 \mathrm{lb}_{\mathrm{m}}=0,454 \mathrm{~kg}\right) de uma mistura gasosa de metano e etano a 13,3 \mathrm{kPa} e 303,15 \mathrm{~K} são colocadas em contato com este material adsorvente. Sabendo que são adsorvidos 0,115 \mathrm{mmol} de metano por grama de material adsorvente e 0,686 \mathrm{mmol} de etano por grama de material adsorvente, calcule:
a) o volume ocupado pela mistura final não adsorvida, sabendo que a fração molar de metano nesta mistura é de 0,876 .
b) a fração molar inicial de metano.
Passo 1
O enunciado trata de um processo de adsorção em que temos 50\\ \mathrm{kg} de adsorvente e uma mistura gasosa inicial de metano e etano com massa de
à pressão P=13{,}3\;\mathrm{kPa} e temperatura T=303{,}15\;\mathrm{K}.
a) Queremos o volume ocupado pela fração final de gás não adsorvida, sabendo que a fração molar de metano nessa fase é 0{,}876.
b) Queremos também a fração molar inicial de metano.
Para resolver, vamos:
Calcular quantos mols de cada gás foram adsorvidos.
Escrever balanços de massa (para a massa total da mistura) e de mol (para a composição após adsorção).
Determinar os mols iniciais de cada gás, daí achar o volume final e a fração molar inicial.
Passo 2
Calcular os mols adsorvidos usando as capacidades dadas e a massa do adsorvente em gramas:
\text{massa do adsorvente} = 50\;\mathrm{kg}=50000\;\mathrm{g}.