A reforma a vapor de hidrocarbonetos é uma maneira de produzir hidrogênio gasoso
para aplicação em células combustíveis. Entretanto, o gás rico em
produzido por esse processo se apresenta contaminado com monóxido de carbono (CO), em um teor molar porcentual de 1,0 %. Esse contaminante provoca envenenamento do catalisador da célula combustível e deve ser removido para permitir melhor operação da célula. Deseja-se separar CO do
gasoso empregando uma membrana cerâmica microporosa catalítica. O diâmetro médio do poro da membrana é de 15 nm , a tortuosidade tem o valor de 4,0 e a fração de vazios do sistema é 0,30 . O sistema opera a 5,0 atm de pressão e
de temperatura.
a. Estime a concentração molar de CO na mistura.
a. Estime a concentração molar de CO na mistura.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma mistura de gases que contém hidrogênio (
) e monóxido de carbono (CO). A gente precisa descobrir a concentração molar de CO nessa mistura. Para isso, vamos usar a Lei dos Gases Ideais, que relaciona pressão, volume, temperatura e quantidade de matéria dos gases.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a fórmula da Lei dos Gases Ideais:
Onde:
-
é a pressão, -
é o volume, -
é o número de mols, -
é a constante dos gases ideais ( ), -
é a temperatura em Kelvin.
Queremos achar a concentração molar (
), que é
. Podemos rearranjar a equação para:
Passo 3
Agora, vamos substituir os valores que a gente tem:
- Pressão (
) = 5,0 atm - Temperatura (
) = = -
=
Então:
Passo 4
Sabemos que o teor de CO na mistura é de 1,0% molar. Isso significa que a concentração de CO é 1,0% da concentração total da mistura. Para achar isso, multiplicamos a concentração total pela fração molar de CO:
Resposta
A concentração molar de CO na mistura é aproximadamente
.