Exercícios Resolvidos de Reações simultâneas

Gordon Van Wylen, Richard Sonntag e Claus Borgnakke, Fundamentals of Thermodynamicas, 6ª ed. americana. 2002, Exercício 15.75

Uma operação com um conversor MHD requer um gas condutor térmico. É proposto que se utilize gas hélio “germinado” com 1,0% de mols de césio, como mostrado na tabela abaixo. O césio é parcialmente ionizado devido ao aquecimento da mistura até 1800K e 1MPa, dentro de um reator nuclear de forma a prover os elétrons livres. O hélio não é ionizado no processo, sendo assim, a mistura entrando no conversor é de apenas H e ,   C s ,   C s + e e - . Determine a fração molar da mistura a 1800K onde K = 1,402 para a ionização do césio.

C s ⇌ C s + + e -

Passo 1

Como o problema forneceu o número de mols fica fácil achar a concentração molar, para então substituir na equação da constante K . Observe que o número total de mols é igual a 1 + x .

y e - = x 1 + x

y C s + = x 1 + x

y C s = 0,01 - x 1 + x

y A r = 0,99 1 + x

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Agora podemos utilizar a relação entre a constante K e a concentração de mols das substâncias.

K = y C s + ⋅ y e - y C s p p 0 1 + 1 - 1

1,402 = x 1 + x ⋅ x 1 + x 0,01 - x 1 + x ⋅ 1 0,1

0,1 402 = x 1 + x ⋅ x 1 + x ⋅ 1 + x 0,01 - x

0,1402 = x ² ( 1 + x ) ( 0,01 - x )

0,1402 ⋅ 0,01 - 0,99 x - x 2 = x ²

1,1402 x 2 + 0,138798 x + 0,001402 = 0

x = 0,009767

Passo 3

Como

y e - = x 1 + x

Então

y e - = 0,009767 1 , 009767 = 0,00967

Resposta

y e - = 0,00967

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