Deduza expressões para as vazões dos componentes da corrente de produto em termos das duas extensões de reação,
e
. R:
;
.
Passo 1
Beleza! Vamos resolver esse exercício que pede para deduzir as expressões das vazões dos componentes na corrente de produto usando as extensões de reação,
e
. O conteúdo que vamos usar aqui é o Balanço de Massa em Reações Químicas. Para isso, vamos precisar entender como as extensões de reação influenciam nas quantidades dos produtos e reagentes envolvidos.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as reações envolvidas no processo. Vamos supor que temos duas reações químicas que ocorrem simultaneamente:
Aqui,
e
são as extensões das reações 1 e 2, respectivamente.
Passo 3
Agora, vamos fazer o balanço de massa para cada componente presente no sistema. A ideia é relacionar as vazões dos componentes com as extensões das reações.
1. Para o metano (
):
Cada extensão de reação consome 1 mol de
. Então:
2. Para o oxigênio (
):
A reação 1 consome 1 mol de
por extensão
, e a reação 2 consome 2 mols de
por extensão
. Assim:
3. Para o formaldeído (
):
A reação 1 produz 1 mol de
por extensão
:
4. Para a água (
):
A reação 1 produz 1 mol de
por extensão
, e a reação 2 produz 2 mols de
por extensão
. Então:
5. Para o dióxido de carbono (
):
A reação 2 produz 1 mol de
por extensão
:
Passo 4
Agora, vamos supor que a vazão inicial de
e
seja 50 mol/s cada. Com isso, podemos substituir naquelas equações que montamos:
Resposta
As expressões para as vazões dos componentes na corrente de produto em termos das extensões de reação
e
são: