FENÔMENO DE TRANSPORTE III, Esquemas de Química

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FENÔMENO DE TRANSPORTE III

Prof. Gerônimo Virginio Tagliaferro

(1)

Soluto = surfista

Identificando Meio = Mar Contribuição Difusiva

Movimento = mão

     

Soluto = surfista

Identificando Meio = Mar Contribuição Convectiva

Movimento = onda

Soluto = surfista

Identificando Meio = Mar Contribuição Difusiva e Convectiva

Movimento = mãos + onda

Definições

básicas

A B



  (concentração mássica da solução)

.

A A A

C M



 (concentração mássica de A/volume de solução)

/

A A

w



 (fração mássica de A)

C C (^) A CB

  (concentração molar da mistura)

/

A A A

C (^) M

 (concentração molar de A/volume de solução)

/

A A

x C C

 (fração molar de A para líquidos) e

A

y

para gases

/

M C



 (massa molecular da mistura)

Tabela 1: Definições e relações básicas para uma mistura binária.

Relações

Adicionais

1 x (^) A xB

  (líquidos) ou 1

A B

y y

  (gases)

1

wA wB

  (Mássico)

A B A B

M y y M M

  (Molar para gases)

..

A A B B

M

x M x M

  (Molar para líquidos)

1 A B

A B

M

w w

M M

  (Mássico)

Tabela 2 – Definições adicionais

• EXEMPLO 1 Determine a massa molecular da seguinte mistura gasosa: 5% de CO,

20% de H

2

O, 4% de O

2

e 71% de N

2

. Calcule, também, as frações mássicas das

espécies que compõem essa mistura.

• Solução: Da definição:

(1)

Da tab. (1) retiramos as massas moleculares das espécies presentes na mistura

considerada.

• Assim:

(2)

• Respostas

2 2 2 2 2 2

....

CO CO

M

O H O N O H O N

y y y y

M M M M

 

     

 

M  (0,05.28,01)  (0,04.31,999)  (0, 20.18,015)  (0,71.28,013) 26,173 g /gmol

Espécie Química

Massa molecular

(g/gmol)

Fração molar

Fração mássica

/

i i i

y w (^) M M

 

CO 28,01^ 0,05^ 0,

O 2

31,999 0,04 0,

H 2

O 18,015^ 0,20^ 0,

N 2

28,013 0,71 0,

.

i i

i

i

i i

CM

M

C M

w

M

y w





Observe que ( para mols) é a velocidade local com que a massa da solução

atravessa uma seção unitária colocada perpendicularmente à velocidade ( para

mols)

Convém salientar que é uma velocidade absoluta, pois diz respeito à espécie

química “i”. Essa velocidade pode estar referenciada a outro tipo de velocidade:

v CV

v V

v

i

“A DIFERENÇA ENTRE A VELOCIDADE ABSOLUTA E A VELOCIDADE MÉDIA (MOLAR OU

MÁSSICA) DENOMINA-SE VELOCIDADE DE DIFUSÃO”

Exemplo 2 – Sabendo que as velocidades absolutas das espécies químicas

presentes na mistura gasosa do exemplo 1 são: v

CO,z

= 10 cm/s, v

O

= 13 cm/s,

v

H2O,z

= 19 cm/s e v

N2,z

= 11 cm/s. Determine:

a) Velocidade média molar da mistura;

b) Velocidade média mássica da mistura;

c) Velocidade de difusão do O

2

na mistura, tendo como referência a velocidade

média molar da mistura.

d) Idem item (c), tendo como referência à velocidade média mássica da mistura.