Um recipiente cilíndrico
contendo uma solução aquosa de 1-hexanal encontra-se numa sala a
. A constante de Henry,
, que traduz o equilíbrio gás-líquido, é igual a
. O coeficiente de transferência de massa na fase líquida,
, é igual a
e o coeficiente de transferência de massa na fase gasosa,
, é igual a
. Estime o coeficiente de transferência de massa global baseado na fase líquida,
, que descreve a emissão de 1-hexanal para a atmosfera envolvente. Calcule também a percentagem da resistência total que se encontra localizada em cada uma das fases.
Passo 1
Vamos entender o que o exercício está nos pedindo. Temos um recipiente cilíndrico com diâmetro de 20 cm contendo uma solução aquosa de 1-hexanal a 25°C. Queremos estimar o coeficiente de transferência de massa global baseado na fase líquida,
, que descreve a emissão de 1-hexanal para a atmosfera. Além disso, precisamos calcular a percentagem da resistência total localizada em cada uma das fases (líquida e gasosa).
Para resolver este problema, vamos utilizar conceitos de transferência de massa, especificamente a análise de resistências em série. Precisaremos dos valores da constante de Henry (
) e dos coeficientes de transferência de massa nas fases líquida (
) e gasosa (
).
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a transferência de massa pode ser modelada como uma série de resistências. A resistência total (
) é a soma das resistências individuais nas fases líquida e gasosa, além da resistência associada à solubilidade (representada pela constante de Henry).
A relação geral é:
Onde:
-
é o coeficiente de transferência de massa global baseado na fase líquida. -
é o coeficiente de transferência de massa na fase líquida. -
é o coeficiente de transferência de massa na fase gasosa. -
é a constante de Henry.
Passo 3
Vamos substituir os valores fornecidos na equação:
Primeiro, calculamos cada termo separadamente:
Nota: As unidades devem ser consistentes para que possamos somar as resistências.
Passo 4
Somamos as resistências:
Como
é muito pequeno em comparação a
, podemos considerar que a resistência principal está na fase líquida.
Agora, invertendo para encontrar
:
Passo 5
Para encontrar a percentagem da resistência total em cada fase, calculamos:
Resposta
O coeficiente de transferência de massa global baseado na fase líquida,
, é aproximadamente
. Além disso, 100% da resistência total está localizada na fase líquida e aproximadamente 0,0016% está na fase gasosa.