(Seader, 3 ed. - E 2.6) Medidas experimentais de Vaughan e Collins para o equilíbrio de fase do sistema propano-isopentano, a
e 147 psia, mostram que a composição molar de propano na fase líquida e vapor são 0,2900 e 0,6650, respectivamente. Calcule:
O coeficiente de equilíbrio (ou partição), K, para o C3 e iC5 a partir dos dados experimentais.
O coeficiente de equilíbrio (ou partição), K, para o C3 e iC5 a partir dos dados experimentais.
Passo 1
Beleza, aqui a gente tem um sistema de duas fases (líquida e vapor) em equilíbrio pra uma mistura de propano (C3) e isopentano (iC5). O enunciado diz que, a 167 °F e 147 psia, a fração molar de propano na fase líquida é
e na fase vapor é
O que a gente vai calcular é o coeficiente de equilíbrio (ou coeficiente de partição) pra cada componente, que nada mais é do que a razão entre a fração molar da fase vapor e da fase líquida. Para isso, precisamos lembrar da definição de
Passo 2
Teoria rapidinha:
O coeficiente de equilíbrio fala o quanto cada componente “gosta” de ir pra fase vapor em relação à fase líquida. Se
é grande (>1), o composto prefere vapor; se é pequeno (<1), prefere líquido. E a fórmula básica é
O coeficiente de equilíbrio
Passo 3
Vamos achar
pro propano (C3). A gente já tem:
Então
Passo 4
Bate essa razão:
Passo 5
Agora pro isopentano (iC5). Primeiro, a fração molar líquida e vapor dele são:
Então
Passo 6
Calculando:
Resposta
K_C3 ≈ 2,2931
K_iC5 ≈ 0,4718
K_iC5 ≈ 0,4718