Uma célula de Arnold deve ser operada como em um estado pseudo-estacionário, para determinar a difusividade do benzeno no ar a e . O tubo de 20 cm de comprimento, com diâmetro , é inicialmente carregado com benzeno líquido a uma profundidade de do fundo do tubo. O tubo e o líquido são mantidos a uma temperatura constante de 308 K . A esta temperatura a pressão de vapor benzeno é . Ar é Continuamente soprado sobre o topo do tubo, removendo qualquer vapor de benzeno. A 308 K , a densidade líquida do benzeno é . Foi determinado que 72 h foram necessárias para evaporar todo o benzeno no interior do tubo. Determine o coeficiente binário de difusão do benzeno no ar.

Passo 1

Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo e quais informações temos. A gente precisa determinar o coeficiente binário de difusão do benzeno no ar a uma temperatura de 308 K e pressão de 1,0 atm usando uma célula de Arnold em estado pseudo-estacionário.
Conteúdo da matéria envolvido:
  • Difusão de substâncias em gases
  • Célula de Arnold para medição de difusão
  • Equilíbrio de massa em estado pseudo-estacionário
O que vamos precisar para resolver:
  • Conhecer a estrutura da célula de Arnold
  • Aplicar a equação de difusão para estado estacionário
  • Utilizar as propriedades dadas: comprimento do tubo, diâmetro, profundidade do líquido, densidade do benzeno, pressão de vapor, tempo de evaporação

Passo 2

Primeiro, vamos visualizar a célula de Arnold. Ela é basicamente um tubo cilíndrico fechado em um extremo e com ar sendo soprado no outro. O benzeno líquido está no fundo do tubo e começa a evaporar, criando uma gradiente de concentração de vapor que difunde até a saída do tubo onde o ar remove o vapor continuamente.
Dados fornecidos:
  • Comprimento do tubo,
  • Diâmetro do tubo,
  • Profundidade do líquido,
  • Temperatura,
  • Pressão de vapor do benzeno,
  • Densidade do benzeno,
  • Tempo para evaporar todo o benzeno,

Passo 3

Vamos calcular a massa total de benzeno que será evaporada. Primeiro, encontramos o volume do benzeno:
Substituindo os valores:
Agora, a massa de benzeno:

Passo 4

Agora, vamos relacionar a taxa de difusão com o tempo necessário para evaporar todo o benzeno. A equação de difusão para estado estacionário na célula de Arnold é dada por:
Onde:
  • é o coeficiente de difusão
  • é o comprimento do tubo
  • é o tempo
  • é a densidade do benzeno
  • é a profundidade do líquido
  • é a pressão de vapor
  • é a massa total de benzeno
Substituindo os valores:
Vamos calcular cada parte separadamente:
  1. Primeira parte:
  1. Segunda parte:
  1. Multiplicando as partes:

Resposta

O coeficiente binário de difusão do benzeno no ar é aproximadamente .

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Um tanque aberto para a atmosfera contém Metanol líquido ( MeOH , peso molecular ) no fundo do o tanque. O tanque é mantido a , o diâmetro do tanque cilíndrico é de , a altura total do tanque é , e o nível de líquido no fundo do tanque é mantido a . O espaço de gás dentro do tanque está estagnado e os vapores de MeOH são imediatamente dispersos uma vez que saem do tanque. A a pressão de vapor do MeOH é de 163 mmHg e a a pressão de vapor é tanque aberto podem emitir uma quantidade considerável de vapor de MeOH. Qual é a taxa de emissão de vapor MeOH do tanque em Kg de dia quando o tanque está a uma temperatura de ? Se a temperatura do tanque for elevada para , qual é a nova taxa de emissão de metanol? Resp.: 140,6 g/dia; dia.
Uma célula de Arnold deve ser operada como em um estado pseudo-estacionário, para determinar a difusividade do benzeno no ar a . O tubo de 20 cm de comprimento, com diâmetro , é inicialmente carregado com benzeno líquido a uma profundidade de do fundo do tubo. O tubo e o líquido são mantidos a uma temperatura constante de 308 K . A esta temperatura a pressão de vapor benzeno é . Ar é Continuamente soprado sobre o topo do tubo, removendo qualquer vapor de benzeno. A 308 K , a densidade líquida do benzeno é . Foi determinado que 72 h foram necessárias para evaporar todo o benzeno no interior do tubo.
Determine o coeficiente binário de difusão do benzeno no ar. Resp.: .
Uma célula de Arnold deve ser operada como em um estado pseudo-estacionário, para determinar a difusividade do benzeno no ar a e . O tubo de 20 cm de comprimento, com diâmetro , é inicialmente carregado com benzeno líquido a uma profundidade de do fundo do tubo. O tubo e o líquido são mantidos a uma temperatura constante de 308 K . A esta temperatura a pressão de vapor benzeno é . Ar é Continuamente soprado sobre o topo do tubo, removendo qualquer vapor de benzeno. A 308 K , a densidade líquida do benzeno é . Foi determinado que 72 h foram necessárias para evaporar todo o benzeno no interior do tubo. Compare com o valor experimental, que é a 298 K.
Um tanque aberto para a atmosfera contém Metanol líquido ( MeOH , peso molecular ) no fundo do tanque. O tanque é mantido a , o diâmetro do tanque cilíndrico é de , a altura total do tanque é , e o nível de líquido no fundo do tanque é mantido a . O espaço de gás dentro do tanque está estagnado e os vapores de MeOH são imediatamente dispersos uma vez que saem do tanque. A a pressão de vapor do MeOH é de 163 mmHg e a a pressão de vapor é tanque aberto podem emitir uma quantidade considerável de vapor de MeOH. Qual é a taxa de emissão de vapor MeOH do tanque em Kg de dia quando o tanque está a uma temperatura de ? Se a temperatura do tanque for elevada para , qual é a nova taxa de emissão de metanol?