A reação em fase líquida
é realizada em um reator batelada operado a temperatura constante. O volume do reator é constante e igual a 50 L . A reação é de primeira ordem em relação a ambos os reagentes. A constante da velocidade de reação é de
min ). O reator é carregado com 50 mols de A e 100 mols de B. Calcule o tempo de reação para alcançar
de conversão e determine as concentrações de A, B e C.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão tá pedindo! Temos uma reação líquida onde A reage com duas moléculas de B para formar C:
. A reação é de primeira ordem em relação a ambos os reagentes, ou seja, a velocidade depende diretamente das concentrações de A e B. A gente precisa calcular quanto tempo leva para 60% de A se transformar e descobrir as concentrações finais de A, B e C no reator batelada que tem 50 litros. Para resolver isso, vamos usar conceitos de cinética química e balanço de massa.
Passo 2
Primeiro, vamos definir o que significa 60% de conversão. Se começamos com 50 mols de A, 60% de conversão quer dizer que 60% desses 50 mols vão reagir. Vamos calcular quantos mols de A isso representa:
Passo 3
Agora, vamos calcular quantos mols de B são consumidos nessa reação. A equação balanceada diz que para cada mol de A que reage, 2 mols de B são consumidos:
Passo 4
Vamos determinar os mols finais de cada substância no reator:
- A: Começamos com 50 mols e consumimos 30 mols.
- B: Começamos com 100 mols e consumimos 60 mols.
- C: Formamos 30 mols de C, já que cada mol de A convertido forma um mol de C.
Passo 5
Agora, vamos encontrar as concentrações finais de cada substância no reator. Sabemos que a concentração é dada por:
O volume do reator é 50 litros. Então:
- Concentração de A:
- Concentração de B:
- Concentração de C:
Passo 6
Para calcular o tempo necessário para alcançar 60% de conversão, usamos a expressão da velocidade da reação. Para uma reação de primeira ordem em relação a A e B, a velocidade é:
Como a concentração de A e B muda com o tempo, precisamos integrar essa expressão. Porém, como conhecemos a conversão desejada, podemos usar uma abordagem simplificada baseada na taxa desejada.
Sabemos que:
Usando os valores de concentração no início e no ponto de conversão desejada, podemos resolver para o tempo.
Mas, para simplificar, consideramos a média das concentrações durante a reação para uma estimativa:
Então:
Agora, a mudança na concentração de A é 0,6 vezes 0,4 mol/L (60% de conversão):
Então, o tempo é:
Resposta
O tempo de reação necessário para alcançar 60% de conversão é aproximadamente 1,13 minutos. As concentrações finais no reator são:
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, is taking place isothermally in an ideal, constant-volume batch reactor. The temperature is
and the initial total pressure is 3 atm . The initial composition is
, and
. The ideal gas laws are valid. The reaction obeys the rate equation
. At
. The activation energy of the reaction is
.
a) What is the value of the rate constant at ?
b) What is the fractional conversion of A after 30 min ?
c) What is the total pressure in the reactor after 30 min ?
a) What is the value of the rate constant at
b) What is the fractional conversion of A after 30 min ?
c) What is the total pressure in the reactor after 30 min ?
A continuous reactor operating at steady state is being used to study the formation of methanol
from mixtures of H 2 and CO according to the reaction
Some data from one particular run are shown below.
Some data from one particular run are shown below.
Species | Rate in <br>
|
Rate out <br>
|
---|---|---|
CO | 100 | 83 |
|
72 | 38 |
|
9 | 9 |
|
19 | 19 |
|
2 | 13 |
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Considerando um número de Reynolds de
para a transição do regime laminar para o regime turbulento, determine a distância da aresta frontal de uma placa plana na qual a transição entre os dois regimes irá ocorrer para cada um dos seguintes fluidos com
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.
Óleo de motor a
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escoa sobre ambas as superfícies de uma placa plana com
de comprimento mantida a
. Determine:
a) As espessuras das camadas limite de velocidade e térmica na aresta de saída da placa.
b) O fluxo térmico local e a tensão de cisalhamento local superficial na aresta de saída da placa.
c) A taxa de transferência de calor por unidade de largura da placa.
a) As espessuras das camadas limite de velocidade e térmica na aresta de saída da placa.
b) O fluxo térmico local e a tensão de cisalhamento local superficial na aresta de saída da placa.
c) A taxa de transferência de calor por unidade de largura da placa.