Para um sistema diluído em que o componente A é transferido da fase líquida para a gasosa em 1 atm , a constante de Henry é igual a 0,75 atm e relaciona as frações molares interfaciais, bem como a pressão interfacial com a concentração molar interfacial de A. Em um certo ponto do equipamento experimental, a concentração molar de A no líquido é
e a fração molar de A na fase gasosa é
. Considere que a resistência a transferência de massas no estado gasoso é
. O coeficiente individual de transferência de massa no filme gasoso com base nas frações molares de A é
. Determine: (a) O coeficiente global de transferência de massa no filme gasoso com base nas frações molares; (b) A concentração interfacial de A no filme líquido em
; © a pressão interfacial de A no filme gasoso, em atm; (d) O fluxo molar de A considerando fluxo equimolar de A em B. Respostas:
Passo 1
Beleza, vamos lá! O que temos aqui é um exercício sobre transferência de massa em um sistema diluído onde o componente A está se transferindo da fase líquida para a gasosa. A gente vai usar conceitos como a lei de Henry, frações molares, e coeficientes de transferência de massa. Precisamos calcular alguns coeficientes e concentrações envolvidas nesse processo. Vamos precisar entender como a concentração e fração molar influenciam na transferência de massa entre as fases.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular o coeficiente global de transferência de massa no filme gasoso com base nas frações molares. Sabemos que a resistência total à transferência na fase gasosa é de 60%, o que significa que a resistência individual (ky) é dada por:
Dado que o coeficiente individual é
e a resistência é 60% (ou 0,6), temos:
Passo 3
Agora, vamos determinar a concentração interfacial de A no filme líquido, denotada por $ C_{Ai} $. Aqui, usamos a lei de Henry, que relaciona a pressão parcial de A na fase gasosa com a concentração na fase líquida:
Sabemos que a fração molar de A na fase gasosa é 45% (ou 0,45), então a pressão parcial de A ($ P_A $) é:
Usando a constante de Henry ($ k_H = 0,75 , atm $):
Passo 4
Vamos calcular a pressão interfacial de A no filme gasoso, $ P_{Ai} $. Sabemos que a concentração interfacial $ C_{Ai} $ é 0,6 mol/m³ e usamos a lei de Henry novamente:
Passo 5
Por fim, vamos determinar o fluxo molar de A, $ J_A $. O fluxo molar pode ser calculado usando a diferença de concentração na interface e no líquido, dividida pelo coeficiente de transferência:
Arredondando, temos aproximadamente $ 6,1 \times 10^{-3} , \mathrm{mol}/(\mathrm{m}^2 \cdot \mathrm{s}) $.
Resposta
(a) $ k_y = 1,62 \times 10^{-2} , \mathrm{mol}/(\mathrm{m}^2 \cdot \mathrm{s}) $
(b) $ C_{Ai} = 0,6 , \mathrm{mol}/\mathrm{m}^3 $
© $ P_{Ai} = 0,45 , atm $
(d) $ J_A = 6,1 \times 10^{-3} , \mathrm{mol}/(\mathrm{m}^2 \cdot \mathrm{s}) $