O gas natural liquefeito, LNG, esta para ser embarcado a partir da Peninsula Kenai no Alasca para Yaquina Bay, Oregon via oceano. A composição molar do LNG comercial é:
Metano,
,
Etano,
,
Propano,
,
Dioxido de carbono,
Determine:
c) Densidade da mistura do gas quando aquecido a 193 K e
Metano,
Etano,
Propano,
Dioxido de carbono,
Determine:
c) Densidade da mistura do gas quando aquecido a 193 K e
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício sobre gás natural liquefeito (LNG) que vai ser transportado do Alasca para Oregon. A composição molar do LNG inclui Metano (CH₄), Etano (C₂H₆), Propano (C₃H₈) e um pouquinho de Dióxido de Carbono (CO₂) com 0,5%. A gente precisa descobrir a densidade dessa mistura de gás quando ela é aquecida a 193 K e está sob uma pressão de
. Vamos usar conceitos de química e física, como a Lei dos Gases Ideais e cálculo de massa molar média.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a massa molar média da mistura de gás. Para isso, precisamos saber a contribuição de cada componente na massa total com base na sua fração molar.
As frações molares são:
- Metano (CH₄): vamos chamar de
- Etano (C₂H₆):
- Propano (C₃H₈):
- Dióxido de Carbono (CO₂):
(0,5%)
Como a soma das frações molares deve ser 1:
Sem informações adicionais sobre as frações de CH₄, C₂H₆ e C₃H₈, vamos supor uma distribuição hipotética para exemplificar. Mas, para simplificar, vamos considerar apenas as frações conhecidas e calcular a massa molar média considerando apenas o CO₂, já que as outras frações não foram especificadas.
Massa molar do CO₂:
Passo 3
Agora, vamos utilizar a Lei dos Gases Ideais para calcular a densidade. A fórmula para densidade (
) usando a Lei dos Gases Ideais é:
Onde:
-
é a pressão ( ) -
é a massa molar média da mistura (em kg/mol) -
é a constante dos gases ( ) -
é a temperatura (193 K)
Passo 4
Vamos converter a massa molar do CO₂ para kg/mol:
Substituindo na fórmula da densidade:
No entanto, considerando que a fração de CO₂ é apenas 0,5%, a densidade real da mistura será menor. Se considerarmos predominantemente Metano (CH₄) que tem uma massa molar de 16 g/mol (0,016 kg/mol), a densidade será aproximadamente:
Resposta
A densidade da mistura de gás natural liquefeito é aproximadamente
.
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Reescrevendo a equação empírica de Sutherland de forma a torna-la uma equação linear como a anterior, a variável dependente
e a variável independente
que tornam a equação linear com os coeficientes acima são:
e
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Um gas natural é analisado com:
e
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c) Peso molecula médio da mistura do gas natural;
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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
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e
, calcule:
e) е
e)