CINÉTICA+ATIVIDADE+DISCURSIVA

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CINÉTICA 
ATIVIDADE DISCURSIVA DE CINÉTICA
A lei de conservação da matéria, que pode ser expressa em termos de quantidade molar ou mássica, se baseia na seguinte equação:
ENTRADA + GERAÇÃO – CONSUMO – SAÍDA = ACÚMULO.
Assim, um sistema com volume conhecido, no qual ocorre uma reação química, deve obedecer a essa lei de conservação da matéria.
A partir da equação geral do balanço molar, que advém da lei de conservação da matéria, desenvolva as equações de projeto dos três tipos de reatores ideais: batelada, CSTR e PFR. Para cada um deles, cite duas condições de idealidade e um exemplo de aplicação do reator.
Os 3 principais Reatores Ideais Básicos (foco nas reações homogêneas) 
- Reator descontínuo (ou batelada) – é um tanque com agitação mecânica no qual todos os reagentes são introduzidos no reator em uma única vez. Em seguida são misturados e reagem entre si. Após um tempo, os produtos obtidos são descarregados de única vez deste reator. Em inglês é conhecido como: Batch Reactor (ver figura A)
 – Reator Tubular – é um tubo sem agitação no qual todas as partículas escoam com a mesma velocidade na direção do fluxo. Em inglês é conhecido como: Tubular Reactor ou Plug Flow Reactor (PFR). (ver figura B)
 – Reator de mistura – é um tanque agitado com escoamento contínuo e sem acúmulo de reagentes ou produtos e é operado de acordo com as seguintes características: ƒ composição uniforme dentro do reator ƒ a composição de saída é igual à composição do interior do reator ƒ a taxa da reação é a mesma em todo o reator, inclusive na saída. Em inglês é conhecido como: Continuous Stirred Tank Reactor (CSTR). (ver figura C)
REATOR BATELADA (BATCH REACTOR)
Não há entrada e nem saída de fluxo enquanto as reações estão sendo processadas. Perfeitamente misturado
 Não há variação na taxa de reação ao longo do volume de reator
 Todos os reagentes são providos ao reator no início. O reator é lacrado e a reação é executada. Nenhuma adição de reagente ou remoção de produtos durante a reação. 
Recipiente é mantido perfeitamente misturado. Isto significa que haverá concentrações uniformes. Composição muda com tempo. 
 A temperatura também será uniforme ao longo do reator - porém, pode mudar com tempo. 
Geralmente usado para processos de pequena escala, por exemplo, química fina e manufatura farmacêutica. 
Baixo custo de capital. Mas alto custo de suporte.
 Multi-finalidade, portanto permitindo especificação de produtos variáveis.
Nos reatores batelada, o contato entre as moléculas depende, dentre outros fatores, de suas formas geométricas. Nesse caso, a agitação tem grande influência, sendo que a condição ideal é a de mistura perfeita. Quanto maior a agitação, maior é o contato entre as moléculas e menor é a probabilidade de ocorrerem volumes mortos.
Exemplo de uma reação na fase líquida em batch
REATOR TANQUE DE MISTURA CONTÍNUA (CSTR) REATOR BACKMIX
Normalmente funciona em estado estacionário. 
Totalmente misturado
Geralmente modelado como não tendo nenhuma variação de espaço na concentração, temperatura, ou taxa de reação ao longo do recipiente
Normalmente emprega reação na fase líquida. 
Utilizado na fase gasosa em laboratório para estudos cinéticos.
Representação de um Reator CSTR
Características
Mistura perfeita: as propriedades da mistura da reação são uniformes em todas as partes do recipiente e idênticas às propriedades da mistura de reação no fluxo de saída.
A entrada de fluxo instantaneamente se mescla com o tamanho do volume de reator. 
Um reator CSTR reator é assumido que chega ao estado estacionário. Então a taxa de reação é a mesma em todos os pontos e independente do tempo.
O que o volume, Vr do reator nos diz? 
 Vr refere-se ao conteúdo do volume do reator. 
Fase gasosa: Vr = volume reator = conteúdo do volume 
Fase líquida: Vr = conteúdo do volume
Nos reatores CSTR, o escoamento tem caminhos preferenciais; nos tubulares, ele pode ser laminar, turbulento e ter volumes mortos. Sendo assim, o escoamento pode causar efeitos de difusão radial e longitudinal e, portanto, provocar gradientes de temperatura e concentração radiais e axiais.
REATOR “PLUG FLOW” (PFR), REATOR TUBULAR
Normalmente opera em estado estacionário 
Não há variação radial na concentração
 Refere-se a reatores como “plug-flow”
Os reagentes são consumidos continuamente enquanto eles fluem ao longo do comprimento do reator.
Existe um movimento constante de material ao longo do comprimento do reator. Nenhuma tentativa para induzir mistura de elemento de fluido, por isso o estado estacionário: Em uma determinada posição, para qualquer corte transversal não há pressão, temperatura ou mudança de composição na direção radial. 
 Nenhuma difusão de um elemento fluido para outro, onde todo o elemento fluido tem o mesmo tempo de residência. Usado para fase de gás ou reações de fase líquidas.
As suposições de "plug flow" tendem a segurar quando houver uma boa mistura radial (alcançou a taxa de fluxo alto Re >104) e quando a mistura for axial podem ser negligenciados (quando o comprimento dividido pelo diâmetro do reator> 50 (aprox.)) No caso de uma reação de fase de gás, deve ser notada a história de pressão da reação no caso de da variação do número de mol durante a reação. B + CA Com o progresso das reações o número de mol aumenta. Então numa pressão constante, a velocidade do fluido deve aumentar com o aumento da conversão.
No caso de um reator PFR, o escoamento laminar é característica de um reator não ideal. Nele, o perfil de velocidade numa seção transversal não é uniforme e, conseqüentemente, o tempo de contato entre as moléculas é diferente no centro e próximo à parede. No turbulento, a distribuição de velocidade varia na direção axial e radial, sendo mais uniforme na parte central do tubo do que na região próxima à parede interna, onde há ocorrência de maiores velocidades. Quanto maior o número de Reynolds, mais próximo do ideal será o escoamento, já que o perfil de velocidade no reator se torna mais uniforme, o que resulta em um tempo de residência médio ideal das moléculas.