O reator de mistura tem capacidade de 510 L e é alimentado com uma corrente de vazão de 115 L / h, com concentrações de 4,41 mol / L de A e 2,5 mol / L de B. Calcule as concentrações de A e C no estado estacionário.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um reator de mistura com capacidade de 510 litros, que está sendo alimentado por uma corrente com vazão de 115 litros por hora. Nessa corrente de entrada, temos duas substâncias: A, com concentração de 4,41 mol/L, e B, com concentração de 2,5 mol/L. A tarefa é descobrir quais são as concentrações de A e C no reator quando tudo estiver estabilizado, ou seja, no estado estacionário. Para resolver isso, vamos usar o conceito de balanço de matéria em reatores, que nos ajuda a entender como as substâncias entram, saem e reagem dentro do reator.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa estado estacionário. Nesse ponto, as quantidades de substâncias dentro do reator não mudam mais com o tempo porque a quantidade que entra é igual à que sai. Vamos assumir que a reação que ocorre no reator transforma a substância B em C, ou seja, B → C. Assim, precisamos fazer um balanço de matéria para A e C.

Passo 3

Vamos começar calculando o balanço de matéria para a substância A. Como não há reação envolvendo A diretamente, a concentração de A no reator será a mesma que na entrada. Isso porque a quantidade que entra será igual à que sai.
Então, a concentração de A no estado estacionário é:
CA = 4,41 , mol/L

Passo 4

Agora, vamos calcular a concentração de C. Como C é formada a partir de B, precisamos considerar a taxa de entrada de B e como ela se transforma em C. Primeiro, calculamos a concentração de B no reator, que também será igual à concentração de entrada, já que em estado estacionário a quantidade que entra de B é igual à que reage e forma C.
CB = 2,5 , mol/L

Passo 5

A transformação de B em C implica que toda a quantidade de B que entra é convertida em C. Portanto, a concentração de C no estado estacionário será igual à concentração de B na entrada.
Assim, a concentração de C é:
CC = 2,5 , mol/L

Resposta

No estado estacionário, as concentrações são:
  • Concentração de A:
  • Concentração de C:

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