Um tanque aberto para a atmosfera contém Metanol líquido ( MeOH , peso molecular
) no fundo do o tanque. O tanque é mantido a
, o diâmetro do tanque cilíndrico é de
, a altura total do tanque é
, e o nível de líquido no fundo do tanque é mantido a
. O espaço de gás dentro do tanque está estagnado e os vapores de MeOH são imediatamente dispersos uma vez que saem do tanque. A
a pressão de vapor do MeOH é de 163 mmHg e a
a pressão de vapor é
tanque aberto podem emitir uma quantidade considerável de vapor de MeOH. Qual é a taxa de emissão de vapor MeOH do tanque em Kg de
dia quando o tanque está a uma temperatura de
? Se a temperatura do tanque for elevada para
, qual é a nova taxa de emissão de metanol?
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a pergunta está pedindo! Temos um tanque aberto contendo metanol líquido (
) e queremos descobrir a taxa de emissão de vapor de metanol quando a temperatura do tanque está a
e depois a
. Para isso, vamos usar conceitos de pressão de vapor, área superficial do líquido e Leis dos Gases Ideais para calcular quantos quilogramas de metanol são emitidos por dia.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a área da superfície do metanol no tanque, que é a área do círculo onde o líquido está exposto ao ar. O diâmetro do tanque é de
, então o raio
é metade disso:
A área
de um círculo é dada por:
Passo 3
Agora, vamos converter a pressão de vapor de metanol de mmHg para Pascals (Pa), já que a unidade padrão do Sistema Internacional para pressão é o Pascal. Sabemos que:
Então, para
:
E para
:
Passo 4
Vamos usar a Lei dos Gases Ideais para relacionar a pressão de vapor com a quantidade de metanol emitida. A fórmula que vamos utilizar para calcular a taxa de emissão (
) é:
Onde:
-
é a taxa de emissão em kg/s -
é a pressão de vapor em Pa -
é a área da superfície em m² -
é a massa molar do metanol ( ) -
é a constante dos gases ideais ( ) -
é a temperatura em Kelvin (°C + 273,15)
Passo 5
Primeiro, vamos calcular para
:
Substituindo os valores na fórmula:
Passo 6
Agora, para encontrar a taxa de emissão por dia, multiplicamos por
:
Passo 7
Agora, vamos calcular para
:
Substituindo os valores na fórmula:
Passo 8
E novamente, para a taxa de emissão por dia:
Resposta
A taxa de emissão de vapor de metanol do tanque é aproximadamente 18.768 kg de
por dia quando a temperatura está a
. Se a temperatura do tanque for elevada para
, a nova taxa de emissão será de aproximadamente 29.446 kg de
por dia.
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