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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fundamentos de Transferência de Massa - Marco Aurélio Cremasco- Ed: 2º - Capítulo 2.Cálculos - Ex. 6d

Uma mistura gasosa a 1 atm e 105 °C possui a seguinte composição em % molar: CO .... 15%; SO2 .... 8%; H2O .... 23%; N2O .... 54% e as velocidades absolutas de cada espécie são 20 cm/s, 5 cm/s, 10 cm/s e 8 cm/s, respectivamente. Obtenha:

d- JSO2,z;

Passo 1

Pessoal, o exercício está pedindo o fluxo difusivo molar do SO2 na mistura, J S O 2 , z , que pode ser encontrado por:

J S O 2 , z =   C S O 2   ( v S O 2 , z -   V z )

v S O 2 , z foi dado pelo enunciado, 5 cm/s.

Passo 2

Temos que a velocidade média molar com a qual uma mistura escoa para uma direção z pode ser dada por:

V z =   ∑ i = 1 n y i v i , z

O enunciado deu os valores de y i e v i ,   z :

Passo 3

Calculando...

V z =   ∑ i = 1 n y i v i , z =   y C O v C O ,     z +   y S O 2 v S O 2 , z +   y H 2 O v H 2 O ,   z +   y v N 2 O , z

V z = 0,15 20 + 0,08 5 + 0,23 10 + ( 0,54 ) ( 8 )

V z = 10,02   c m / s

Passo 4

Agora, precisamos da concentração molar de SO2 na mistura. Ela pode ser encontrada por meio da relação:

y S O 2 =   C S O 2 C

Considerando a mistura como gás ideal, C pode ser encontrado por:

C =   P R T

Do enunciado, P = 1 atm e transformando a temperatura, que está em °C para K, temos que:

T = ° C + 273,15 = 378,15     K

Lembrando que, R é igual a 82,05 c m 3 a t m m o l K . Então, a concentração será de:

C =   1 ( 82,05 ) ( 378,15 ) =   3,223   x   10 - 5   m o l / c m 3

Passo 5

Encontrando C S O 2 , com y S O 2 = 0,08 (enunciando)...

y S O 2 =   C S O 2 C     →     0,08 =   C S O 2 3,223   x   10 - 5

C S O 2 = 2,578   x   10 - 6     m o l / c m 3

Passo 6

Jovens, com todos os valores em mãos, agora é só jogar na fórmula:

J S O 2 , z =   C S O 2   v S O 2 , z -   V z = ( 2,578   x   10 - 6 ) ( 5 - 10,02 )  

J S O 2 , z =   - 1,294   x   10 - 5   m o l / c m 2 s

Resposta

Portanto, o fluxo difusivo molar do SO2 na mistura é:

J S O 2 , z = -   1,294   x   10 - 5   m o l / c m 2 s

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