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.

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 .

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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.
b. Estime o coeficiente de difusão molecular do CO em para a mistura gasosa a 5,0 atm e .
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