(Nilo, p. 182, q. 7) Fenol e água, quando colocados em contato sob certas condições de temperatura e pressão, formam duas fases líquidas, uma mais leve ® rica em fenol e outra mais pesada (E) rica em água. A
, a fase líquida mais leve contém
de fenol (em massa) e a mais pesada contém
de fenol (em massa). Se
de fenol e
de água são colocados em íntimo contato a
, calcule as massas das duas fases líquidas após alcançado o equilíbrio. R: As massas das fases E e R são, respectivamente,
e
.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício que é sobre como fenol e água se separam em duas fases líquidas diferentes quando misturados sob certas condições de temperatura e pressão. A gente vai precisar entender de balanço de massa e como as porcentagens de cada componente nas fases influenciam no resultado final. Basicamente, temos que descobrir quanto de cada fase (E e R) vai existir depois que a mistura atingir o equilíbrio.
Passo 2
Primeiro, vamos anotar o que temos:
- Quantidade total de fenol: 20,0 kg
- Quantidade total de água: 30,0 kg
- Total da mistura: 20,0 kg + 30,0 kg = 50,0 kg
As duas fases formadas são:
- Fase R: 70,0% de fenol
- Fase E: 9,0% de fenol
Vamos chamar:
- Massa da fase E de
- Massa da fase R de
Passo 3
Como a mistura total é de 50,0 kg, temos que:
Essa é a nossa primeira equação, representando o balanço de massa total.
Passo 4
Agora, vamos fazer o balanço de fenol na mistura. Sabemos que:
- Na fase E, temos 9,0% de fenol, ou seja,
- Na fase R, temos 70,0% de fenol, ou seja,
A soma dessas quantidades deve ser igual à quantidade total de fenol na mistura, que é 20,0 kg. Então:
Essa é a nossa segunda equação, representando o balanço de fenol.
Passo 5
Agora, temos um sistema de duas equações com duas incógnitas:
Vamos resolver esse sistema. Da primeira equação, podemos isolar
:
Substituindo esse valor na segunda equação:
Distribuindo o 0,09:
Juntando os termos com
:
Subtraindo 4,5 de ambos os lados:
Dividindo por 0,61:
Agora, substituindo
na primeira equação:
Resposta
As massas das fases E e R são, respectivamente,
e
.
Exercícios relacionados
(Nilo, p. 181, q. 2) Um sólido contendo
de água (base mássica) é continuamente alimentado com a vazão mássica de
em um secador a ar para reduzir o teor de água a
(base mássica). O ar fresco usado para aquecimento tem a umidade de
água 100 kg ar seco e o ar efluente do secador deve ser limitado a
água/100 kg de ar seco. Calcule:
a) A % de remoção de água do sólido original. R: 87,5%.
b) A vazão mássica de ar fresco na entrada do secador. R: .
a) A % de remoção de água do sólido original. R: 87,5%.
b) A vazão mássica de ar fresco na entrada do secador. R:
(Nilo, p. 181, q. 1) Uma lama de talco contém
em massa de água.
da água é removida por filtração e secagem, o que faz reduzir a massa de lama em
. Calcule:
a) A massa original da lama. R: 120 kg .
b) A % de água presente na lama após a filtração e secagem. R: 37,5%.
a) A massa original da lama. R: 120 kg .
b) A % de água presente na lama após a filtração e secagem. R: 37,5%.
(Felder, p. 159, q. 6) Uma mistura de acetona e água contém 35% molar de acetona. A mistura deve ser parcialmente evaporada para produzir um vapor com
molar de acetona e deixar um líquido residual com 18,7% molar de acetona. Suponha que o processo é para ser conduzido continuamente e no estado estacionário com uma vazão de alimentação de
. Sendo
e
as vazões das correntes de produtos vapor e líquido, respectivamente, desenhe e rotule um fluxograma de processo e, ao fim, escreva e resolva balanços em mols totais e de acetona para determinar os valores de
e
. Para cada balanço, indique quais termos na equação de balanço geral (acúmulo = entrada + geração - saída - consumo) podem ser descartados e por quê. R: ǹ்v =
e n்
. O fluxograma e a análise dos termos dos balanços são por conta do (a) discente.
(Felder, p. 163, q. 20) Uma corrente de
com
molar de tetracloreto de carbono
e
de dissulfeto de carbono
deve ser recuperada do fundo de uma coluna de destilação. A alimentação da coluna tem
molar de
e
de
e
do
entrando na coluna está contido na corrente deixando o topo da coluna.
b) Calcule as frações mássica e molar de na corrente de topo e determine as vazões molares de
e CS 2 nas correntes de topo e de alimentação. R: XCC14,topo
e wCCl4,topo
. Vazões das espécies na alimentação:
e
. Vazões das espécies no topo:
e
.
b) Calcule as frações mássica e molar de