Um recipiente cilíndrico (d=20 cm) contendo uma solução aquosa de 1-hexanal encontra-se numa sala a 25^circ C. A constante de Henry, H, que traduz o equilíbrio gás-líquido, é igual a 0,0105(mu g m^-3) ar /(mu g m m^-3) líquido í. O coeficiente de transferência de massa na fase líquida, kL, é igual a 5,14 times 10^-3 m h^-1 e o coeficiente de transferência de massa na fase gasosa, kG, é igual a 3,35 m h^-1. Estime o coeficiente de transferência de massa global baseado na fase líquida, KL, 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 ( 1KL = 1kL + HkG ) 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:
1KL = 15,14 times 10^-3 , m h^-1 + 0,0105 , mug m^-3ar3,35 , m h^-1
Primeiro, calculamos cada termo separadamente:
Nota: As unidades devem ser consistentes para que possamos somar as resistências.

Passo 4

Somamos as resistências:
1KL = 194,55 + 0,00313 approx 194,55 , h m^-1
Como KL = 1194,55 approx 0,00514 , m h^-1 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:
% , RL = ( 1kL1KL ) times 100 approx ( 194,55194,55 ) times 100 = 100%
% , RG = ( HkG1KL ) times 100 approx ( 0,00313194,55 ) times 100 approx 0,0016%

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.

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