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ENG 1030 Prova 4 11/12/2012 
 
 
Nome:_______________________________________________________________ 
 
A consulta a qualquer material e celular é proibida. Justifique as questões de 
forma clara. Resolva cada questão/item no espaço em branco imediatamente 
abaixo, continuando no verso/folha, até a questão/item seguinte. De outra forma, a 
questão/item não será corrigida. Provas sem o nome do aluno também não serão 
corrigidas. Não é permitido destacar as folhas da prova. 
 
Questão 1a 1b 2a 2b 2c 2d 3a 3b 3c 3d Total 
Valor 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 10 
Nota 
 
1. Considere o catalisador nanosestruturado mostrado na figura abaixo. O suporte do 
catalisador consiste de um arranjo ordenado de “nanopoços” cilíndricos com 50 nm 
de diâmetro e 200 nm de profundidade (1 nm = 10
-9
 m). O fundo de cada poço 
contém uma superfície catalisadora. Na aplicação presente, a superfície catalisadora é 
usada para converter H2 (espécie A) e O2 (espécie B) em vapor d’água (espécie C) de 
acordo com a reação 2 H2(g) + O2(g)  2 H2O(g). Suponha que essa reação é 
limitada por difusão dentro do poço do catalisador. O processo ocorre a 473K e 1,25 
atm. 
 
 
(a) Encontre uma expressão matemática que permita calcular o fluxo de H2 (espécie 
A) dentro do poço do catalisador; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(b) Calcule esse fluxo para yA = yC = 0,01. DAB = 0,697 cm
2
/s e DAC = 0,850 cm
2
/s a 
273K e 1 atm. 
 
R = 82,06 atm.cm
3
/(mol.K) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Uma torre foi projetada para remover um componente A de uma corrente aquosa 
para uma corrente de ar escoando em contracorrente. Em uma dada altura na torre, as 
concentrações das duas correntes adjacentes são pAG = 4000 Pa e CAL = 4000 mol/m
3
. 
Sob as dadas condições de escoamento, o coeficiente total de transferência de massa 
KG é igual a 2,46x10
-5
 mol/(m
2
.s.Pa) e 60% da resistência à transferência de massa é 
encontrada na fase gasosa. Nas condições de operação da torre, 290K e 1,013x10
5
 Pa, 
o sistema satisfaz a lei de Henry com uma constante de 1,4 Pa.m
3
/mol. Determine: 
 
(a) O coeficiente individual de transferência de massa kG; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(b) A concentração interfacial pAi; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(c) O coeficiente individual de transferência de massa kL; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(d) O coeficiente total de transferência de massa KL. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Um gás de exaustão contém 3% de um contaminante A (em mol). 0,5 m
3
/s desse 
gás entram no fundo de uma coluna de absorção e escoam em contracorrente a 1,5 
kg/s de água pura. A coluna opera a 298K e 1,013x10
5
 Pa. Nessa temperatura e 
pressão e para as concentrações diluídas envolvidas, o equilíbrio para o sistema é 
representado por: YA = 2,7 XA. Se a corrente gasosa saindo da coluna contém 0,4% 
(em mol) de A. Determine: 
 
R = 8,314 Pa.m
3
/(mol.K) 
 
(a) A vazão de gás G2 na saída em mol/s; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(b) A razão LS/GS operacional; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(c) A razão LS/GS mínima; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(d) A fração molar de A na água quando o gás contém 1% (em mol) de A;