Uma mistura de CO2 e N2 encontra-se em um recipiente a 25^circ C, com cada uma das espécies com uma pressão parcial de 1 bar. Calcule a concentração molar, a concentração mássica, a fração molar e a fração mássica de cada espécie. Dados: MM CO2: 44 kg / kmol; MM N2: 28 kg / kmol ; R: 0,08314 m^3 bar/kmol K. A: CO2 ; B : N2
Resp: CA=CB=0,0404 kmol / m^3
& rhoA=1,778 kg / m^3 ; rhoA=1,1312 kg / m^3 & yA=yB=0,5 & wA=0,611 ; wB=0,389

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos uma mistura de dióxido de carbono ( CO2) e nitrogênio ( N2) num recipiente a 25^circ C. Cada gás tem uma pressão parcial de 1 bar. Nosso objetivo é calcular:
  1. Concentração molar de cada gás.
  2. Concentração mássica de cada gás.
  3. Fração molar de cada gás.
  4. Fração mássica de cada gás.
Para isso, vamos usar a Lei dos Gases Ideais e algumas fórmulas de conversão de unidades. Vamos precisar dos pesos moleculares ( MM) de cada gás e da constante dos gases ( R).

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a concentração molar ( C) de cada gás. A fórmula que vamos usar é:
C = PR cdot T
Onde:
  • P é a pressão parcial do gás (1 bar para cada).
  • R é a constante dos gases ( 0,08314 m^3 bar / kmol cdot K).
  • T é a temperatura em Kelvin. Como estamos a 25^circ C, T = 25 + 273,15 = 298,15 K.
Calculando para CO2:
CA = 10,08314 times 298,15 approx 0,0404 kmol / m^3
Como a pressão parcial de N2 é a mesma, a concentração molar ( CB) também será:
CB = 0,0404 kmol / m^3

Passo 3

Agora, vamos para a concentração mássica ( rho). A concentração mássica é calculada multiplicando a concentração molar pelo peso molecular ( MM) de cada gás:
rho = C times MM
Para CO2:
rhoA = 0,0404 times 44 approx 1,778 kg / m^3
E para N2:
rhoB = 0,0404 times 28 approx 1,1312 kg / m^3

Passo 4

Vamos calcular a fração molar ( y) de cada gás. A fração molar é a razão da concentração molar de cada gás pela soma das concentrações molares de todos os gases na mistura.
Como temos apenas dois gases com concentrações molares iguais:
yA = CACA + CB = 0,04040,0404 + 0,0404 = 0,5
yB = 0,5

Passo 5

Por último, vamos calcular a fração mássica ( w) de cada gás. A fração mássica é a razão da concentração mássica de cada gás pela soma das concentrações mássicas de todos os gases na mistura.
Para CO2:
wA = rhoArhoA + rhoB = 1,7781,778 + 1,1312 approx 0,611
Para N2:
wB = 0,389

Resposta

  • Concentração Molar:
    CA = CB = 0,0404 kmol / m^3
  • Concentração Mássica:
    rhoA = 1,778 kg / m^3 ; rhoB = 1,1312 kg / m^3
  • Fração Molar:
    yA = yB = 0,5
  • Fração Mássica:
    wA = 0,611 ; wB = 0,389

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