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

Então, temos uma mistura de dióxido de carbono ( CO2) e nitrogênio ( N2) dentro de um recipiente a 25^circ C. Cada gás exerce uma pressão parcial de 1 bar. Vamos calcular quatro coisas para cada gás: a concentração molar, a concentração mássica, a fração molar e a fração mássica. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica de gases ideais e propriedades das substâncias envolvidas.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a concentração molar de cada gás. A concentração molar ( C) pode ser encontrada usando a equação dos gases ideais rearranjada:
C = PR T
Onde:
  • P é a pressão parcial do gás (1 bar para cada um),
  • R é a constante dos gases ( 0,08314 , m^3 bar/kmol , K),
  • T é a temperatura em Kelvin ( 25^circ C = 298 , K).
Então, para CO2 e N2:
CA = CB = 1 , bar0,08314 , m^3 bar/kmol , K times 298 , K approx 0,0404 , kmol/m^3

Passo 3

Agora, vamos calcular a concentração mássica ( rho) de cada gás. A concentração mássica é dada por:
rho = C times MM
Onde:
  • C é a concentração molar,
  • MM é a massa molar do gás.
Para CO2:
rhoA = 0,0404 , kmol/m^3 times 44 , kg/kmol = 1,778 , kg/m^3
Para N2:
rhoB = 0,0404 , kmol/m^3 times 28 , kg/kmol = 1,1312 , kg/m^3

Passo 4

Vamos calcular a fração molar ( y) de cada gás. A fração molar é a razão da pressão parcial de cada gás pela pressão total:
yA = yB = 1 , bar2 , bar = 0,5

Passo 5

Por fim, vamos determinar a fração mássica ( w) de cada gás. A fração mássica é a razão da concentração mássica de cada gás pela concentração mássica total:
rhototal = rhoA + rhoB = 1,778 + 1,1312 = 2,9092 , kg/m^3
Então,
wA = 1,7782,9092 approx 0,611
wB = 1,13122,9092 approx 0,389

Resposta

& CA=CB=0,0404 , kmol/m^3 & rhoA=1,778 , kg/m^3 ; rhoB=1,1312 , kg/m^3 & yA=yB=0,5 & wA=0,611 ; wB=0,389

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