Trinta
de etanol
e quarenta
de metanol
são misturadas. Calcule as seguintes propriedades da mistura final admitindo que o volume final seja igual à soma dos volumes individuais: a) As frações mássicas do etanol e do metanol; b) A fração molar do metanol; c) O volume total da mistura; d) O volume especifico da mistura; e) A concentração do etanol (em lbmol/fi
; f) A massa de etanol (em lbm ) em 10 mL da mistura; g ) A vazão volumétrica da mistura (L/h) correspondente a uma vazão molar de
de metanol.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem 30 lbm de etanol (C₂H₅OH) e 40 lbm de metanol (CH₃OH) misturados. A matéria aqui envolve propriedades de misturas químicas e conceitos de frações mássicas, molares, volume, entre outros. Para resolver, vamos precisar das massas molares de cada substância e usar algumas fórmulas básicas de química para calcular cada parte do exercício.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular as frações mássicas do etanol e do metanol. A fração mássica é a proporção da massa de cada componente em relação à massa total da mistura.
Passo 3
A massa total da mistura é a soma das massas individuais:
Passo 4
Agora, calculamos as frações mássicas:
Passo 5
Aí, vamos para a fração molar do metanol. Primeiro, precisamos das massas molares:
- Etanol (C₂H₅OH): C=12, H=1, O=16 → 2×12 + 6×1 + 16 = 46 g/mol
- Metanol (CH₃OH): C=12, H=4, O=16 → 12 + 4×1 + 16 = 32 g/mol
Convertendo lbm em lbmol:
Passo 6
A fração molar do metanol é:
Passo 7
Agora, o volume total da mistura. Assumindo que os volumes são aditivos, precisamos dos volumes individuais. Para isso, usamos o volume específico de cada substância:
- Volume específico do etanol: cerca de 1,07 lbm/ft³
- Volume específico do metanol: cerca de 1,04 lbm/ft³
Calculamos os volumes:
Passo 8
O volume específico da mistura é a massa total dividida pelo volume total:
Passo 9
Para a concentraç��o do etanol em lbmol/ft³, usamos a quantidade de lbmol de etanol e o volume total:
Passo 10
A massa de etanol em 10 mL da mistura. Primeiro, convertemos 10 mL para ft³:
Usamos a fração mássica do etanol:
Primeiro, encontramos a massa na volume:
Então:
Passo 11
Por fim, a vazão volumétrica da mistura correspondente a uma vazão molar de 5 lbmols/min de metanol. Sabemos a Fração molar do metanol e o volume específico da mistura:
Convertendo para L/h:
Resposta
a) Fração mássica do etanol: 0,4286; do metanol: 0,5714
b) Fração molar do metanol: 0,656
c) Volume total da mistura: 66,50 ft³
d) Volume específico da mistura: 1,053 lbm/ft³
e) Concentração do etanol: 0,00981 lbmol/ft³
f) Massa de etanol em 10 mL da mistura: 0,000160 lbm
g) Vazão volumétrica da mistura: aproximadamente 1.320.000 L/h
b) Fração molar do metanol: 0,656
c) Volume total da mistura: 66,50 ft³
d) Volume específico da mistura: 1,053 lbm/ft³
e) Concentração do etanol: 0,00981 lbmol/ft³
f) Massa de etanol em 10 mL da mistura: 0,000160 lbm
g) Vazão volumétrica da mistura: aproximadamente 1.320.000 L/h
Exercícios relacionados
Uma solução aquosa 0,5 molar de ácido sulfúrico entra em uma unidade de processo com uma vazão de
. A densidade relativa da solução é 1,03 . Calcule (i) a concentração mássica do
, em kg/m
; (ii) a vaz̃ão mássica do
, em
(iii) a fração mássica do
.
Considere três reatores em paralelo processando a reação
, em fase gasosa, em condição isotérmica e isobárica. O primeiro reator é um CSTR, cuja alimentação é composta por
de
(vazão molar de alimentação do sistema), com tempo de residência de 3 min . O segundo reator é um PFR, cuja alimentação é composta por
de
, com tempo de residência de 1 min . O terceiro reator é um CSTR, cuja alimentação é composta por
de
, com tempo de residência de 2 min . A alimentação de cada reator possui a mesma concentração de alimentação do sistema. A reação é elementar e a constante de velocidade de reação é igual a
.
Deduza a equação da conversão total em função das conversões de cada reator.
Calcule a conversão total do sistema em estudo. Resp.
Deduza a equação da conversão total em função das conversões de cada reator.
Calcule a conversão total do sistema em estudo. Resp.
Um tanque contém 150 kmols de uma solução aquosa de ácido fosfórico com 5,00% molar de
. Esta solução é concentrada pela adição de ácido fosfórico puro com uma vazão de
. Sabendo que a massa especifica do
é
.
(a) Represente o fluxograma completo do processo; (b) Analise o processo, classifique de acordo com entrada e saída de matéria, diga qual é o regime de operação; © Escreva o balanço de matéria no tanque, represente a expressão que descreve o comportamento desse processo (diga se é diferencial ou integral) e forneça a condição inicial; (d) Use a expressão obtida no item © para deduzir uma expressão para a fração do (em
de solução) e calcule (e) O tempo necessário para concentrar a solução até
.
(a) Represente o fluxograma completo do processo; (b) Analise o processo, classifique de acordo com entrada e saída de matéria, diga qual é o regime de operação; © Escreva o balanço de matéria no tanque, represente a expressão que descreve o comportamento desse processo (diga se é diferencial ou integral) e forneça a condição inicial; (d) Use a expressão obtida no item © para deduzir uma expressão para a fração do