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Cálculo de propriedades de mistura CO2 e N2: molaridade, densidade, fração molar e massa, Exercícios de Transferência de Calor

Neste documento, é apresentado o problema de determinar as propriedades de um mistura de co2 e n2, incluindo a molaridade, densidade massica, mol fraction e mass fraction. O problema utiliza a hipótese de comportamento perfeito de gases ideais e o equilíbrio de pressão entre duas etapas. A solução é obtida através da aplicação da equação de estado para gases ideais e cálculos simples de massa e molas.

O que você vai aprender

  • Qual a mol fraction e mass fraction de CO2 e N2 em uma mistura de gases ideais?
  • Qual a molaridade de CO2 e N2 em uma mistura de gases ideais?
  • Qual a densidade massica de CO2 e N2 em uma mistura de gases ideais?

Tipologia: Exercícios

2020

Compartilhado em 03/10/2021

diego-mendes-78
diego-mendes-78 🇧🇷

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bg1
PROBLEM 14.3
KNOWN: Partial pressures and temperature for a mixture of CO2 and N2.
FIND: Molar concentration, mass density, mole fraction and mass fraction of each species.
SCHEMATIC:
2A
A CO , 44 kg / kmol→=M
2B
B N , 28 kg / kmol→=M
ASSUMPTIONS: (1) Perfect gas behavior.
ANALYSIS: From the equation of state for an ideal gas,
i
ip
C.
T
=
Hence, with pA = pB,
AB 23
1bar
CC8.314 10 m bar / kmol K 298 K
==
×⋅ ×
3
AB
C C 0.040 kmol / m .== <
With iii
C,=M
ρ
it follows that
33
A44 kg / kmol 0.04 kmol / m 1.78 kg / m
ρ
= <
33
B28 kg / kmol 0.04 kmol / m 1.13 kg / m .
ρ
= <
Also, with
iiii
xC/C
find
AB
x x 0.04 /0.08 0.5== = <
and with
iii
m/
ρ
ρ
find
()
A
m 1.78/ 1.78 1.13 0.61=+=
<
()
B
m 1.13/ 1.78 1.13 0.39.=+= <

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PROBLEM 14.

KNOWN: Partial pressures and temperature for a mixture of CO 2 and N2.

FIND: Molar concentration, mass density, mole fraction and mass fraction of each species.

SCHEMATIC:

A → CO , 2 MA=44 kg / kmol

B → N , 2 MB=28 kg / kmol

ASSUMPTIONS: (1) Perfect gas behavior.

ANALYSIS: From the equation of state for an ideal gas,

i i

p C. T

Hence, with pA = p (^) B,

A B (^2 )

1 bar C C 8.314 10 m bar / kmol K 298 K −

× ⋅ ⋅ ×

3

CA = CB = 0.040 kmol / m. <

With ρi = Mi C ,i it follows that

3 3

ρ A = 44 kg / kmol × 0.04 kmol / m = 1.78 kg / m <

3 3

ρ B = 28 kg / kmol × 0.04 kmol / m = 1.13 kg / m. <

Also, with

x (^) i = C /i Σi Ci

find

x A = x B= 0.04 / 0.08 = 0.5 <

and with

m i = ρi /Σρi

find

m A= 1.78 / 1.78 ( + 1.13 )= 0.61 <

mB = 1.13 / 1.78 ( + 1.13 )= 0.39. <