100 m^3 de uma mistura de amônia-ar contendo 20% de amônia em volume entra em uma coluna a 120 kPa e 300 K para recuperar esta amônia por absorção com água. 90% da amônia que entra no gás é absorvida e o gás deixa a coluna a 100 kPa e 280 K . Qual o volume que deixa a coluna por hora?

Passo 1

Então, vamos lá! A gente tem um exercício sobre absorção de amônia em uma mistura de ar-amônia. A mistura entra na coluna com 100 m³ por hora, contendo 20% de amônia em volume. A pressão de entrada é de 120 kPa e a temperatura de 300 K. Queremos recuperar 90% da amônia usando água, e o gás sai da coluna com 100 kPa e 280 K. Nosso objetivo é descobrir qual é o volume do gás que sai da coluna por hora. Para resolver isso, vamos precisar usar balanço de massa e a lei dos gases ideais.

Passo 2

Primeiro, vamos entender quanto de amônia está entrando na coluna. Se temos 100 m³ de mistura com 20% de amônia, então a quantidade de amônia que entra é:
Volume de NH3 na entrada = 100 , m³ times 0,20 = 20 , m³ ³³

Passo 3

Sabemos que 90% dessa amônia é absorvida pela água na coluna. Então, a quantidade de amônia que sai com o gás é 10% da amônia que entrou:
Volume de NH3 na saída = 20 , m³ times 0,10 = 2 , m³ í³³

Passo 4

Agora, vamos fazer o balanço de massa para os gases. A quantidade total de gás que sai é a quantidade que entrou menos a amônia que foi absorvida. Mas como a pressão e a temperatura mudaram, precisamos ajustar os volumes usando a lei dos gases ideais:
P1 V1T1 = P2 V2T2
Onde:
  • P1 = 120 , kPa
  • V1 = 100 , m³³
  • T1 = 300 , K
  • P2 = 100 , kPa
  • T2 = 280 , K
  • V2 é o volume que queremos encontrar.
Rearranjando a fórmula para encontrar V2:
V2 = V1 times P1P2 times T2T1
Substituindo os valores:
V2 = 100 , m³ times 120100 times 280300 = 100 times 1,2 times 0,9333 approx 112 , m³ ³³

Resposta

O volume de gás que sai da coluna por hora é aproximadamente 112 m³/h.

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