Fundamentos dos Processos Químicos - Aula 3 e Aula 4

FUNDAMENTOS DOS PROCESSOS QUÍMICOS Engenharia Química 1S2021 Aula 3 e Aula 4 Profª Drª Maristhela Marin email maristhelamarinumcbr AGENDA Processos e Variáveis de Processos Parte 2 Conceitos de fração mássica fração molar e massa molar média Conceitos de concentração mássica e concentração molar Conceitos de ppm e ppb COMPOSIÇÃO QUÍMICA Os seguintes termos podem ser usados para definir a composição de uma mistura de substâncias que inclui a espécie A Fração mássica 𝑥𝐴 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎𝐴 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 9 𝑘𝑔𝐴 𝑘𝑔𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑜𝑢 𝑔𝐴 𝑔𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑜𝑢 𝑙𝑏𝑚𝐴 𝑙𝑏𝑚𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 A percentagem em massa de A é 100𝒙𝑨 Fração molar 𝑦𝐴 𝑚𝑜𝑙𝑠𝐴 𝑚𝑜𝑙𝑠𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 10 𝑘𝑚𝑜𝑙𝐴 𝑘𝑚𝑜𝑙𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑜𝑢 𝑚𝑜𝑙𝐴 𝑚𝑜𝑙𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑜𝑢 𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙𝐴 𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙𝐴 A percentagem molar de A é 100𝒚𝑨 MASSA MOLAR MÉDIA Por definição a massa molar média de uma mistura 𝑀 é a razão entre a massa da mistura 𝑚𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 e o número de mols de todas as espécies 𝑚𝑜𝑙𝑠𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 na mistura Pode ser calculada pelas expressões ഥ𝑀 σ 𝑡𝑜𝑑𝑜𝑠 𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑦𝑖𝑀𝑖 11 1 ഥ 𝑀 σ 𝑡𝑜𝑑𝑜𝑠 𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑥𝑖 𝑀𝑖 12 Exercício1 1 Uma mistura contém 10 molar de álcool etílico 75 molar de acetato de etila e 15 molar de ácido acético aQual é a massa molar média da mistura bCalcule as frações mássicas de cada componente cQual seria a massa kg de uma amostra contendo 250 kmol de acetato de etila Dado PA H 1 C 12 O 16 1 Felder RM Rouseeau R W Princípios Elementares dos Processos Químicos 3ª edição Rio de Janeiro LTC 2005 319 p 60 CONCENTRAÇÃO Considere uma mistura de substâncias que inclui a espécie A Concentração mássica 𝑐𝐴 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎𝐴 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 13 𝑔𝐴 𝐿 𝑜𝑢 𝑘𝑔𝐴 𝑚3 𝑜𝑢 𝑔𝐴 𝑐𝑚3 𝑜𝑢 𝑙𝑏𝑚𝐴 𝑓𝑡3 Concentração molar 𝑐𝐴 𝑚𝑜𝑙𝐴 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 14 𝑚𝑜𝑙𝐴 𝑚3 𝑜𝑢 𝑚𝑜𝑙𝐴 𝑐𝑚3 𝑜𝑢 𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙𝐴 𝑓𝑡3 molaridade 𝑐𝐴 𝑚𝑜𝑙𝐴 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝐿 CONCENTRAÇÃO Exercício21 Uma solução aquosa de ácido sulfúrico 500 em massa ρ103 gmL escoa através de uma tubulação de 45 m de comprimento e 60 cm de diâmetro com uma vazão de 87 Lmin a Qual é a molaridade do ácido sulfúrico na solução bQuanto tempo minutos será necessário para encher um barril de 55 galões e quanto ácido sulfúrico lbm conterá o barril c A velocidade média de um fluido em uma tubulação é igual à vazão volumétrica dividida pela área da seção transversal normal à direção do fluxo Use esta informação para estimar quanto demorará em segundos para a solução passar pela tubulação desde a entrada até a saída 1 Felder RM Rouseeau R W Princípios Elementares dos Processos Químicos 3ª edição Rio de Janeiro LTC 2005 328 p 63 CONCENTRAÇÃO Partes por Milhão e Partes por Bilhão Essas unidades são usadas para expressar a concentração de espécies presentes em quantidades muito pequenas traços de espécies em misturas de gases e líquidos Partes por Milhão 𝑝𝑝𝑚𝑖 𝑦𝑖 106 15 Partes por Bilhão 𝑝𝑝𝑏𝑖 𝑦𝑖 109 16 Podem se referir a razões mássicas normalmente para líquidos ou razões molares para gases CONCENTRAÇÃO Exercício 3 Sedimentos portuários na área de New Bedford Massachusetts contém PCBs em níveis até 190000 ppm em massa de acordo com um relatório preparado por Grant Weaver do Escritório de Gerenciamento da Zona Costeira Qual é a concentração de PCBs percentual Isso parece razoável