A reação em fase gasosa
é de primeira ordem em
e em B e está ocorrendo isotermicamente em um PFR. A alimentação é equimolar, e a temperatura e pressão de entrada são
e
. A constante de reação a esta temperatura é
. Determinar a taxa de reação na entrada do reator, isto é, em
.
Passo 1
Vamos resumir o que precisamos fazer: temos uma reação gasosa
que é de primeira ordem em A e B. Estamos trabalhando com um reator de fluxo contínuo (PFR) e precisamos determinar a taxa de reação na entrada do reator (
). Para isso, vamos usar a cinética química e a lei dos gases ideais para calcular as concentrações de A e B na entrada.
Passo 2
Primeiro, vamos entender as condições de alimentação. Sabemos que a alimentação é equimolar, ou seja, as quantidades molares de A e B são iguais. A pressão total de entrada é de 10 atm e a temperatura é de
. Vamos converter a temperatura para Kelvin:
Passo 3
Como a alimentação é equimolar, a pressão parcial de A e de B na entrada é metade da pressão total:
Usando a lei dos gases ideais, a concentração (
) é dada por:
onde
. Calculando as concentrações:
Passo 4
Agora, aplicamos a lei de taxa da reação. Como a reação é de primeira ordem em A e em B, a taxa de reação (
) é:
Substituindo os valores:
Passo 5
Calculando a taxa de reação:
Resposta
A taxa de reação na entrada do reator (
) é aproximadamente
.