(a) Calcule as frações molares dos componentes na corrente de produto usando balanços de espécies atômicas.

Passo 1

Beleza, vamos começar resumindo o que você colocou. A questão pede para calcular as frações molares dos componentes na corrente de produto usando balanços de espécies atômicas. Isso envolve química de processos, especificamente balanços de massa. Vamos precisar entender como distribuir os átomos dos reagentes para os produtos através das reações químicas.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é fração molar. A fração molar de um componente é a razão entre o número de moles desse componente e o total de moles na mistura. A fórmula é:
chii = nintotal
Onde é a fração molar do componente , é o número de moles do componente e é o total de moles na mistura.

Passo 3

Agora, vamos falar sobre balanços de espécies atômicas. Isso significa que a quantidade de cada tipo de átomo deve ser a mesma antes e depois da reação química. Para aplicar isso, listamos todos os átomos envolvidos e criamos equações que equilibram esses átomos nas correntes de entrada e saída.

Passo 4

Vamos supor que temos uma reação genérica:
aA + bB cC + dD
Aqui, e são reagentes e e são produtos. Os coeficientes , , e representam as proporções dos reagentes e produtos.

Passo 5

Para balancear os átomos, escrevemos uma equação para cada tipo de átomo presente na reação. Por exemplo, se tem 1 átomo de carbono e tem 2 átomos de hidrogênio, precisamos garantir que o número de átomos de carbono e hidrogênio seja igual nos reagentes e nos produtos.

Passo 6

Depois de estabelecer as equações de balanço, resolvemos para encontrar as quantidades de cada componente na corrente de produto. Isso pode envolver resolver um sistema de equações lineares.

Passo 7

Com as quantidades de cada componente conhecidas, aplicamos a fórmula da fração molar:
chii = ninC + nD + dots
Onde é o número de moles do componente no produto.

Resposta

Após resolver os balanços de espécies atômicas e aplicar a fórmula da fração molar, obtivemos as frações molares dos componentes na corrente de produto. Por exemplo, se calculamos que temos 2 moles de chiC = 22 + 3 = 25 = 0,4 ou 40% e 3 moles de chiD = 32 + 3 = 35 = 0,6 ou 60% , a fração molar de seria:
E a fração molar de seria:

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