Considere a transferência de massa unidimensional para uma mistura de oxigenio e dioxido de carbono a 294 K e uma pressão total de 1,519 x 10^5 Pa. Designar o gas oxigenio como A e o dioxido de carbono como B. A partir das condições: xA=0,40, varthetaA=0,08 m / s e varthetaB=0,02 m / s, calcule:
j) jB em kg / m^2 s; (0,0538)

Passo 1

Beleza, a gente vai resolver um exercício sobre transferência de massa em uma mistura de oxigênio (A) e dióxido de carbono (B). A situação é a seguinte: temos uma mistura a 294 K e pressão total de Pa. As frações molares são , e as velocidades molares são e . O que precisamos encontrar é o fluxo de massa de B ( ) em kg/m².s.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar que o fluxo de massa ( ji = rhoi cdot varthetai ) de um componente em uma mistura é dado por:
Aqui, é a densidade do componente e é a velocidade molar desse componente.

Passo 3

Para calcular rhoB = P cdot xB cdot MBR cdot T , precisamos usar a equação dos gases ideais para encontrar a densidade do dióxido de carbono (B):
Onde:
  • é a pressão total ( Pa),
  • é a fração molar de B,
  • é a massa molar de B ( para CO ),
  • é a constante dos gases ( ),
  • é a temperatura (294 K).

Passo 4

Primeiro, vamos encontrar xB = 1 - xA = 1 - 0,40 = 0,60 . Sabemos que , então:

Passo 5

Agora, substituímos os valores na equação da densidade:
rhoB = 1,519 times 10^5 , Pa times 0,60 times 44,01 times 10^-3 , kg/mol8,314 , J/mol·K times 294 , K
rhoB = 1,519 times 10^5 times 0,60 times 44,01 times 10^-38,314 times 294
rhoB approx 1,519 times 10^5 times 0,0264062445,516
rhoB approx 4003,72445,516 approx 1,637 , kg/m^3

Passo 6

Agora que temos jB = rhoB cdot varthetaB = 1,637 , kg/m^3 times 0,02 , m/s , aplicamos a fórmula do fluxo de massa:
jB approx 0,03274 , kg/m^2 cdot s

Resposta

O fluxo de massa de B ( ) é aproximadamente .

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