Questão (15 pontos): Calcule:
a vazão volumétrica nas unidades do CGS e a vazão molar em kmols/min correspondentesà vazão mássica de 30 lbm de nitrobenzeno por hora.
a vazão volumétrica nas unidades do CGS e a vazão molar em kmols/min correspondentesà vazão mássica de 30 lbm de nitrobenzeno por hora.
Passo 1
O enunciado dá e pede o seguinte (vou listar exatamente os dados que aparecem no enunciado):
- Dado: vazão mássica de nitrobenzeno igual a
. - Pedidos:
- Calcular a vazão volumétrica nas unidades do CGS (i.e., em
). - Calcular a vazão molar em
.
- Calcular a vazão volumétrica nas unidades do CGS (i.e., em
Observação importante sobre dados ausentes: o enunciado não fornece a densidade nem a massa molar do nitrobenzeno. Para resolver o problema é necessário usá-las; vou adotar valores típicos à temperatura ambiente e vou explicitar essa hipótese antes de calcular.
Passo 2
Converter unidades e fixar propriedades físicas necessárias (explicando o porquê de cada escolha).
- Conversão de massa: 1
. Isso vem da definição internacional de libra massa. Vou usar esse fator para transformar para gramas por segundo, porque a densidade que usarei estará em (unidades do CGS). - Tempo:
. - Densidade do nitrobenzeno: tomo o valor típico à
. Se o enunciado quiser outra temperatura/valor, o resultado escala inversamente com . - Nota didática: densidade
relaciona massa e volume pela fórmula . Reescrita para vazão volumétrica: .
- Nota didática: densidade
- Massa molar do nitrobenzeno (fórmula
): (valor padrão). Em unidades convenientes para fluxos molares, (mesma ordem numérica, unidade diferente). - Nota didática: vazão molar (em mol/s) é
quando está em massa por tempo e na mesma base de massa por mol; depois converte-se para .
- Nota didática: vazão molar (em mol/s) é
Passo 3
Converter a vazão mássica para unidades compatíveis e calcular a vazão volumétrica em CGS.
- Primeiro converter
de para :
(Arredondarei depois para número razoável de dígitos significativos.)
- Agora usar a relação entre vazão volumétrica e vazão mássica:
Substituindo e : - Interpretação:
em é o volume (em centímetros cúbicos) que passa por unidade de tempo; como estamos no sistema CGS, é o litro fracionado ( ).
Passo 4
Calcular a vazão molar e converter para
.
- Primeiro calcular a vazão molar em
usando : (Explicação: divisões de unidades dão .) - Converter
para . Relação de conversão: (porque , logo multiplicar por ). - Aplicando a conversão:
Passo 5
Arredondamentos finais e verificação rápida de ordem de grandeza.
- Vazão volumétrica:
(arredondado a quatro dígitos significativos). - Vazão molar:
(arredondado a quatro dígitos significativos). - Check rápido: 30
é cerca de . Molarmente isso é , e — coincide com o cálculo acima.