Questão 10)
Pequenas gotas de água são pulverizadas em um gás contendo amônia com uma pressão parcial igual a
. As gotas possuem 1 mm de diâmetro, e possuem um tempo de residência no equipamento de 15 s. Suponha que a pressão parcial da amônia na fase gasosa permaneça aproximadamente constante e que, como as gotas são suficientemente pequenas, a concentração de amônia na gota é uniforme. Determine a concentração final da amônia na gota.
Dados:
, constante de Henry igual a
.
Passo 1
O enunciado diz que pequenas gotas de água de diâmetro
estão em contato com um gás contendo amônia à pressão parcial
. O tempo de residência das gotas é
. A constante de massa de transferência na fase gasosa é
e a constante de Henry é
. Queremos a concentração final de amônia na gota, supondo concentração uniforme na fase líquida e
constante.
Passo 2
Pela teoria dos dois filmes, o fluxo molar de amônia por área na interface é
onde, pela lei de Henry,
Fazendo o balanço na gota (volume
, área
), temos
Passo 3
Escrevendo a EDO linear,
A solução com
é
onde
Passo 4
Calculamos o volume e a área da gota (raio
):
Logo,
Passo 5
Temos
e o expoente é
Assim,
Resposta
A concentração final de amônia na gota é aproximadamente