Seja uma mistura binária entre e em condições normais de temperatura e pressão. Sabendo-se que e . Determine e .
Dados: .

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre uma mistura binária de dióxido de carbono ( ) e oxigênio ( ) em condições normais de temperatura e pressão. A gente precisa descobrir duas coisas: e . Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre difusão e como as velocidades dos gases estão relacionadas às suas propriedades.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que são e . Normalmente, em problemas de difusão:
  • representa o fluxo molar de um dos componentes da mistura, nesse caso, podemos assumir que é o fluxo de .
  • pode representar a força motriz para a difusão do .

Passo 3

Sabemos que a velocidade de um gás na difusão está relacionada ao fluxo molar através da área e do número de partículas. A equação geral para o fluxo molar ( ) é:
Onde:
  • é a velocidade de difusão do gás.
  • é a concentração do gás.

Passo 4

Primeiro, vamos calcular a concentração de cada gás na mistura. Sabemos que a concentração pode ser relacionada à mole fração ( ) e à massa molar ( ):
Mas como estamos em condições normais de temperatura e pressão (CNTP), podemos simplificar usando o fato de que a concentração em CNTP para qualquer gás ideal é aproximadamente por atm. Porém, para simplificar, vamos considerar que a concentração é proporcional à mole fração.

Passo 5

Vamos calcular a concentração de :
E a concentração de será:

Passo 6

Agora, vamos calcular o fluxo molar de ( ):
Como estamos considerando que é proporcional à , podemos escrever:
²

Passo 7

Para encontrar , que é a força motriz para a difusão de , usamos uma relação semelhante:
Substituindo os valores:
²

Resposta

Então, os valores calculados são:
²
e
²

Exercícios relacionados

Para sistemas com dois componentes, a equação a seguir é utilizada para obter inter-relações entre expressões definidas em termos de unidades de massa com expressões definidas em termos de unidades molares:
Verifique se essa afirmação é correta.
Defina difusão no poro e difusão de Knudsen. Cite exemplos em que se aplicam estes conceitos.
Um sólido poroso sinterizado a base de sílica com espessura de 2 mm possui uma fração de vazios de 0,30 e tortuosidade igual a 4 . Os poros são preenchidos com água a 298 K . Em uma face, a concentração de KCl é mantida a e água fresca escoa rapidamente pela outra face. Desprezando qualquer outra resistência que não seja no sólido poroso, calcule o fluxo difusivo do KCl no estado estacionário. Dado: .