Para a resolução deste exercício considere um reator isotérmico, monofásico, operando em regime estacionário e a pressão constante.
Dada uma alimentação gasosa,
; encontre
e
Dada uma alimentação gasosa,
Passo 1
Beleza, vamos à parada: a questão é de balanço de massa em reatores químicos – mais especificamente conversão em reação gasosa A + B → R + S, com reator isotérmico, monofásico, regime estacionário e pressão constante. Temos alimentação com concentrações iniciais
e
, e a conversão de A é
. Precisamos achar a conversão de B (
) e as concentrações finais de A e B (
e
). Para isso vamos usar a definição de conversão e a estequiometria da reação (1 mol de A consome 1 mol de B).
Passo 2
Primeiro, o que é “conversão” mesmo?
Para qualquer reagente i definimos
Para qualquer reagente i definimos
onde
-
é a concentração inicial, -
é a concentração no produto (saída).
No nosso caso, para A:
Passo 3
Agora, como A e B reagem 1:1 (reação estequiométrica A + B → R + S), toda vez que 1 mol de A some, 1 mol de B também some. Em termos de concentração, a variação de B é igual à de A:
Passo 4
Com isso, podemos achar
. Pela definição de conversão de B:
Mas
. E como
, temos
Passo 5
Para achar
, uso de novo a definição de conversão:
Passo 6
E para
:
Resposta
X_B = 0,4
C_A = 20
C_B = 120
C_A = 20
C_B = 120