Uma parede feita de borracha natural separa os gases O2 e N2 a 25 ^circ C e 750 kPa . Determine a concentração molar de O2 e N2 na parede. Dados: S N2- Borracha: 0,00156 kmol / m^3 bar. S O2-Borracha: 0,00312 kmol / m^3 bar.
Resp: CN2=0,0117 kmol / m^3
C O2=0,0234 kmol / m^3

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício nos pede para calcular a concentração molar de oxigênio ( O2) e nitrogênio ( N2) em uma parede de borracha que separa esses gases. A matéria envolvida aqui é a Difusão de Gases. Para resolver, vamos precisar dos dados de permeabilidade da borracha para cada gás, a pressão dos gases e a temperatura, que já estão fornecidos no enunciado.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é concentração molar. Ela representa a quantidade de mols de uma substância presente em um volume específico. No nosso caso, queremos saber quantos mols de O2 e N2 estão presentes em um metro cúbico da parede de borracha.

Passo 3

A fórmula que vamos usar relaciona a permeabilidade ( S) do gás na borracha, a pressão ( P) do gás e a concentração molar ( C). A relação é dada por:
C = S times P
Aqui, C é a concentração molar, S é a permeabilidade, e P é a pressão do gás.

Passo 4

Vamos aplicar essa fórmula para cada gás. Primeiro, para o nitrogênio ( N2):
  • Permeabilidade do N2 na borracha, SN2 = 0,00156 kmol/m^3 cdot bar
  • Pressão, P = 750 kPa
Mas antes de multiplicar, precisamos converter a pressão de kPa para bar, já que a permeabilidade está em termos de bar. Sabemos que 1 bar = 100 kPa, então:
P = 750 kPa100 = 7,5 bar

Passo 5

Agora, calculamos a concentração molar de N2:
CN2 = SN2 times P = 0,00156 kmol/m^3 cdot bar times 7,5 bar = 0,0117 kmol/m^3

Passo 6

Fazendo o mesmo para o oxigênio ( O2):
  • Permeabilidade do O2 na borracha, SO2 = 0,00312 kmol/m^3 cdot bar
  • Pressão, P = 7,5 bar
Então:
CO2 = SO2 times P = 0,00312 kmol/m^3 cdot bar times 7,5 bar = 0,0234 kmol/m^3

Resposta

CN2=0,0117 kmol/m^3
C O2=0,0234 kmol/m^3

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