Em um processo de transferência de massa em uma coluna de absorção (transferência de massa da fase gás para a fase líquida) lesgotamento (transferência de massa da fase líquida para a fase gás) a temperatura é 40^circ C e a pressão total é 1,5 atm. A composição em fração molar do soluto sendo transferido na corrente líquido é 0,0015 enquanto sua pressão parcial na fase gás é 4200 Pa . A constante de equilíbrio para o soluto entre as fases gás e líquido é 1,45 . Sabendo que o coeficiente local de transferência de massa para a fase gás em fração molar é ky=0,3514(mol / m^2 cdot s cdot fração molar)çã e o coeficiente local de transferência de massa para a fase líquida em concentração molar é 0,0000135 (m / s), faça o que se pede.
Demonstre se o processo é de absorção ou de esgotamento.

Passo 1

Beleza, vamos começar resumindo o que está acontecendo nesse exercício. Estamos falando sobre transferência de massa em uma coluna de absorção ou esgotamento. A coluna está operando a 40°C e 1,5 atm de pressão total. Temos informações sobre a composição do soluto na fase líquida e na fase gasosa, além dos coeficientes de transferência de massa para cada fase. Nosso objetivo aqui é demonstrar se o processo está ocorrendo como absorção ou esgotamento.
Para resolver isso, vamos precisar entender o que é absorção e esgotamento, além de usar a relação do equilíbrio e os coeficientes de transferência de massa fornecidos.

Passo 2

Primeiro, vamos esclarecer o que são absorção e esgotamento:
  • Absorção: É o processo onde o soluto é transferido da fase gasosa para a fase líquida.
  • Esgotamento (stripping): É o processo inverso, onde o soluto é transferido da fase líquida para a fase gasosa.
Então, para determinar qual processo está ocorrendo, precisamos verificar a direção do fluxo de massa do soluto entre as fases.

Passo 3

Vamos olhar para as informações fornecidas:
  • Fração molar do soluto na fase líquida: K = yGCL
  • Pressão parcial do soluto na fase gasosa:
  • Constante de equilíbrio:
A constante de equilíbrio relaciona a tendência do soluto se mover entre as fases gasosa e líquida. Ela é definida como:
onde é a fração molar na fase gasosa e é a concentração na fase líquida.

Passo 4

Primeiro, precisamos calcular a fração molar do soluto na fase gasosa yG = PPtotal . Para isso, usamos a pressão parcial fornecida e a pressão total:
Ptotal = 1,5 , atm times 101325 , Paatm = 151987,5 , Pa
Convertendo a pressão total para Pascals (sabendo que yG = 4200 , Pa151987,5 , Pa approx 0,0276 ):
Então,

Passo 5

Agora, vamos aplicar a constante de equilíbrio:
K = yGCL
Isolando CL = yGK = 0,02761,45 approx 0,0190 , mol/m^3 :
Comparando com a fração molar na fase l��quida , vemos que .

Passo 6

A diferença indica a direção do fluxo de massa. Se , há uma tendência de soluto se mover da fase gasosa para a fase líquida, ou seja, absorção.

Resposta

O processo está ocorrendo como absorção.

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