Nas condições de operação presentes, a pressão parcial do hexano na corrente gasosa é
, e o hexano dissolvido no solvente de absorção é de
. A pressão total do sistema é de 1,5 atm e a temperatura é de
. O coeficiente de transferência de massa filme de líquido,
, é de
s , e o coeficiente de transferência de massa na fase gasosa,
, é de
.
a) Qual é o coeficiente de transferência de massa global na fase líquida,
? Resp.: 2,15×10
.
a) Qual é o coeficiente de transferência de massa global na fase líquida,
Passo 1
Então, vamos lá! A gente tem um exercício que envolve transferência de massa, que é um tópico da química física. O enunciado nos dá informações sobre pressões parciais, composição do hexano no solvente, pressão total, temperatura e coeficientes de transferência de massa tanto na fase líquida quanto na gasosa. Nosso objetivo aqui é encontrar o coeficiente de transferência de massa global na fase líquida, denotado por
.
Para resolver isso, vamos precisar entender como os coeficientes de transferência de massa se combinam quando há resistência à transferência em ambas as fases, líquida e gasosa. Vamos usar fórmulas que relacionam esses coeficientes para encontrar o
desejado.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a fórmula que relaciona os coeficientes de transferência de massa nas duas fases para encontrar o coeficiente global na fase líquida. A resistência total à transferência de massa é a soma das resistências individuais nas fases gasosa e líquida. Matematicamente, isso é expresso por:
Aqui:
-
é o coeficiente de transferência de massa global na fase líquida que queremos encontrar. -
é o coeficiente de transferência de massa na fase líquida. -
é o coeficiente de transferência de massa na fase gasosa. -
é o fator de Henry, que relaciona a solubilidade do hexano no solvente.
Passo 3
Agora, precisamos calcular o fator de Henry (
). O fator de Henry relaciona a concentração do soluto na fase gasosa com a concentração na fase líquida. A fórmula para o fator de Henry é:
Onde:
-
é a fração molar do hexano na fase gasosa. -
é a fração molar do hexano na fase líquida.
Do enunciado, temos que a pressão parcial do hexano na fase gasosa é
atm e a fração molar na fase líquida é
.
Passo 4
Para encontrar
, a fração molar do hexano na fase gasosa, usamos a pressão parcial e a pressão total do sistema. A fração molar na fase gasosa é dada por:
Onde
atm. Então,
Agora que temos
e
, podemos calcular o fator de Henry (
):
Passo 5
Com o fator de Henry calculado, vamos agora aplicar a fórmula da resistência total:
Substituindo os valores fornecidos:
-
kmol/m² s -
kmol/m² s -
Então,
Agora, invertendo para encontrar
:
Passo 6
Porém, o enunciado pede o coeficiente de transferência de massa global na fase líquida com unidades de
. Para ajustar as unidades, considerando a concentração, a resposta fica:
Resposta
O coeficiente de transferência de massa global na fase líquida
é
.
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no interior da fase gasosa é mantida a
, qual é a concentração máxima possível de
dissolvido,
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