Uma tenda hospitalar de oxigênio de
contém ar a
. No instante
, uma mistura contendo
de
e
de
(em volume) começa a ser alimentada à tenda a 60
a
e
, ocorrendo uma exaustão do gás presente na tenda para a pressão atmosférica e
.
Calcule a quantidade de ar inicialmente na tenda (em lb-moles) e a vazão (em lb-moles/min) com a qual o gás está sendo admitido;
Calcule a quantidade de ar inicialmente na tenda (em lb-moles) e a vazão (em lb-moles/min) com a qual o gás está sendo admitido;
Passo 1
Beleza, o problema é o seguinte: a gente tem uma tenda de 40 ft³ com ar a 68 °F e 14,7 psia. A partir de t=0 começa a entrar uma mistura (35% O₂, 65% N₂ em volume) a 60 ft³/min, 68 °F e 1,3 psig, enquanto o excesso sai à pressão atmosférica.
Conteúdo: lei dos gases ideais (PV = nRT).
O que precisamos:
Conteúdo: lei dos gases ideais (PV = nRT).
O que precisamos:
- Converter temperatura de °F para °R.
- Pressões em psia.
- Valor da constante R no sistema inglês: R = 10,7316 (psia·ft³)/(lb-mol·°R).
- Aplicar n = PV/(RT) para o estado inicial e ṅ = P·V̇/(R T) para o fluxo.
Passo 2
Converter temperatura e pressões:
- T = 68 °F → T = 68 + 459,67 = 527,67 °R
- Pressão inicial P₁ = 14,7 psia (já tava em psia)
- Pressão de entrada P₂ = 1,3 psig + 14,7 = 16,0 psia
Passo 3
Calcular número de mols inicial n₁ usando a lei dos gases ideais:
Substituindo:
Passo 4
Calcular vazão molar ṅ de entrada:
com
:
Resposta
Quantidade inicial de ar na tenda: 0,104 lb-mol
Vazão de admissão: 0,17 lb-mol/min
Vazão de admissão: 0,17 lb-mol/min