Um técnico de laboratório despejou benzeno líquido (massa molar
) em 10 tubos de ensaio com diâmetro interno de 25 mm . Cada tubo de ensaio contém uma quantidade igual de benzeno líquido, com o nível do líquido a 1 cm do topo. A pressão de vapor do benzeno é de 10 kPa , e a evaporação do benzeno para o ar ambiente está ocorrendo a
e 1 atm . O sistema de ventilação e climatização do laboratório é capaz de manter o ar limpo, desde que a taxa de evaporação de vapor de benzeno seja inferior a
. Determine se a taxa de evaporação de benzeno dos 10 tubos de ensaio representa ou não risco à saúde das pessoas no laboratório.
, oferece risco
Passo 1
O enunciado dá 10 tubos de ensaio, cada um com diâmetro interno de
e nível do benzeno a
abaixo da boca. A pressão de vapor do benzeno é
e o ambiente está a
e
. Precisamos estimar a taxa de evaporação controlada por difusão na coluna de ar de espessura
acima da superfície líquida em cada tubo, usando a Lei de Fick em regime estacionário. Vamos comparar a massa total evaporada por hora com o limite de
.
Passo 2
Determinar a concentração molar de benzeno saturado na superfície em contato com o ar. Pela lei dos gases ideais,
Tomando
,
e
,
logo
Passo 3
Aplicar a Lei de Fick unidimensional em regime estacionário, assumindo
no topo (ar limpo) e
na superfície:
Com
e
,
Passo 4
Calcular a taxa molar por tubo multiplicando pela área da boca do tubo,
Passo 5
Para 10 tubos:
Convertendo para massa:
Em gramas por hora:
Passo 6
Comparando com o limite de
, vemos que
.
Resposta
A taxa de evaporação é
, portanto acima de
e representa risco à saúde.