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exercício 1 Calcule o valor do coeficiente de difusão em gases para as seguintes situações: A 1.06036 a) Oxigênio em monóxido de carbono a 288K e 1 atm B 0.1561 b) metano em hidrogênio a 277K e 1 atm C 0.193 Utilize as correlações de Chapman-Enskog, Wilke-Lee e Fuller et al. Qual é a mais adequada? D 0.47635 Letra A E 1.03587 T 288 K F 1.52996 P 1 atm G 1.76474 Ma 32 g/mol retirar do livro cremasco p.60 Tabela 1.4 e 1.5 H 3.89411 Mb 28 g/mol a O2 apolar Va 16.6 Sigma_a 3.433 A b CO polar Vb 18.9 Sigma_b 3.59 A Ea/k 113 K Eb/k 110 K Chapman Skog Wilke-Lee Fuller et al omega_dt 0.991 b 2.1365178571 dab 5.2142 Eab/k 111.490 D_ab 0.2212 cm²/s D_ab 0.1916 cm²/s T* 2.583 sigma_ab 3.5115 A D_ab 0.1924 cm²/s Letra B T 277 retirar do livro cremasco p.60 Tabela 1.4 e 1.5 P 1 a CH4 apolar Va 24.42 Ma 16 b H2 apolar Vb 7.07 Mb 2 Sigma_a 3.78 Sigma_b 2.915 Ea/k 154 Eb/k 38 Chapman Skog Wilke-Lee Fuller et al omega_dt 0.906 b 1.88875 dab 4.8201 Eab/k 76.498 D_ab 0.6434 cm²/s D_ab 0.6071 cm²/s T* 3.621 sigma_ab 3.3475 A D_ab 0.6330 cm²/s exercício 2 Sabendo que o valor experimental do coeficiente de difusão do hidrogênio em amônia a 85°C e 1 atm é 1,1 cm²/s, estime o seu valor a 200°C e 1 atm. Compare com o valor obtido com o experimental que é igual a 1,89 cm²/s. Como a amonia é uma molécula polar, faça os calculos por intermédio de: A 1.06036 Valor experimental Estimando a partir de um valor conhecido: B 0.1561 a) Proposta de brokaw (1969) (ver exemplo 1.11 pg. 63 - Cremasco) C 0.193 D_ab1 1.1 cm²/s D_ab2 1.791 cm²/s D 0.47635 T1 358 K D_ab 1.9779 valor de b (apolar/polar) E 1.03587 P1 1 atm Omega_d* 0.866 valor de b (polar/polar) > 45 g/gmol F 1.52996 T2 473 K Omega_d 0.866 G 1.76474 P2 1 atm Delta_a 0 retirar do livro cremasco p.60 Tabela 1.4 e 1.5 H 3.89411 D_ab2 1.89 cm²/s Calcular e comparar: D_ab2 Delta_b 0.728 a H2 apolar Va 24.42 Delta_ab 0 b NH3 polar Vb 7.07 T* 4.41 T 473 Sigma_a 2.915 ** Sigma_b 2.862 Sigma_ab 2.889 2.89 Ma 2 Mb 17 Ea/k 24.072 Eb/k 477.940849562 Eab/k 107.2613263514 Mi_pa 0 debyes * Mi_pb 1.5 debyes * V_ba 14.3 cm³/gmol * V_bb 25 cm³/gmol * T_ba 20.4 K * T_bb 239.7 K * P 1 atm *Tabela 1.2 cremasco **Bird E.2 b) Proposta de Papes Filho et al D_ab 1.5703739061 cm²/s b 1.798 (par polar/apolar), M<45 Omega_dT 0.8614276204 Omega_dT* 0.8614276204 P 1 T 473 T* 4.5650981004 Sigma_a 2.915 ** 2.915 Sigma_b 3.47 0.5 Sigma_ab 3.1908366514 0.0588235294 delta_a 0 0.5588235294 delta_b 0.52 0.7475450016 delta_ab 0.00 0.3737725008 Ma 2.016 1.7962274992 Mb 17.031 Ea/k 25.0412328 Eb/k 428.7126974877 Eab/k 103.6122312379 w_a -0.22 * w_b 0.25 * V_ba 14.3 * V_bb 25 * T_ba 20.4 * T_bb 239.7 * P_ca 12.8 * P_cb 111.3 * mi_pa 0 * mi_pb 1.5 * V_ca 65 * V_cb 72.5 * T_ca 33.2 K * T_cb 405.6 K * *Tabela 1.2 cremasco **Bird E.2 exercício 3 Calcule e compare, com o valor tabelado, o valor do coeficiente de difusão do vapor d'agua em ar seco e estagnado a 25°C e 1 atm, considerando o ar como uma mistura gasosa contendo: 78,09% de nitrogênio, 20,95% de oxigênio, 0,93% de argônio e 0,03% de dióxido de carbono. Utilize as correlações de Wilke-Lee (1955) e de Fuller et al. (1996) A 1.06036 B 0.1561 C 0.193 D 0.47635 A agua Wilke Lee Fuler et al E 1.03587 B Ar seco difiusividade A em B Dab 0.2259 cm²/s F 1.52996 b 2.02 difusividade de A em B Dab 0.2513 cm²/s G 1.76474 *=Bird pressão P 1 atm dab 5.052 H 3.89411 temperatura T 298 K pressão P 1 atm temperatura reduzida T* 1.4605 temperatura T 298 K integral de colisão OmegaD/T 1.2124 massa molar a Ma 18 g/mol * Massa molar de a Ma 18 g/mol massa molar b Mb 28.96 g/mol * Massa molar de b Mb 28.96 g/mol volume associado a difusão da molécula EVa 12.7 * diametro de colisão sigmaA 3.132 A° volume associado a difusão da molécula EVb 20.1 * diametro de colisão sigmaB 3.617 A° distância limite Sigmaab 3.375 A° Ea/k 429.18 interpolação * Eb/k 97 y0 1.4500 x0 1.2160 Eab/k 204.04 y 1.4605 x 1.2124 Tba 373.2 y1 1.5000 x1 1.1990 TBb Vba 18.7 OmegaDT_Calc 1.2125883197 Vbb exercício 4 4 – Estime o valor do coeficiente de difusão do dióxido de carbono em ar seco e estagnado a 44o C e 1 atm, sabendo que o seu valor a 3 o C e 1 atm é igual a 0,144 cm2 /s. Considere o ar como uma mistura gasosa contendo: 78,09% de nitrogênio(1), 20,95% de oxigênio (2), 0,03% de dióxido de carbono(3) e 0,93% de argônio(4). A 1.06036 B 0.1561 C 0.193 P1 1 atm y*1 0.7811 y*2 0.2096 y*4 0.0093 P2,T2 P2 1 atm 0.1835 D 0.47635 T1 317 K y1 0.7809 y2 0.2095 y4 0.0093 D_3,M 0.144 cm²/s T2 276 K E 1.03587 F 1.52996 y3 0.0003 G 1.76474 H 3.89411 M_N2 28.013 g/mol sigma_N2 3.667 Aº sigma_31 3.8315 Aº E_N2/K 99.8 K E_31 137.7025780441 K T*31 2.3021 M_O2 31.999 g/mol sigma_O2 3.433 Aº sigma_32 3.7145 Aº E_O2/K 113 K E_32 146.5264481246 K T*32 2.1634 M_CO2 44.01 g/mol sigma_CO2 3.996 Aº sigma_34 3.714 Aº E_CO2/K 190 K E_34 152.4991803257 K T*34 2.0787 M_Ar 39.948 g/mol sigma_Ar 3.432 Aº E_Ar/K 122.4 K Interpolação y-y0 / x-x0 = y1-y0 / x1-x0 interpolar interpolação Sigma_31 1.0267 y0 2.3 x0 1.027 Sigma_32 1.0479 y 2.3021 x 1.0267 Sigma_34 1.0616 y1 2.4 x1 1.013 P1,T1 D_3,M 0.1681 outra maneira D_3,1 0.1682 D_3,2 0.1685 D_ab|T1P1 0.144 cm2/s D_3,4 0.1565 D_ab|T2P2 0.1835 cm²/s P1 1 atm P2 1 atm T1 276 K T2 317 K omega_DT1 Omega_DT2 EX. 1 L2 Em uma corrente de efluente esta contaminada com 150 mg/L de tricloroetileno (TCE) a 55 C, valor menor que o limite de solução deste composto em água. Dados H2O a 55 C rô 985.2 kg/m³ Determine: Mb 18 kg/kgmol a) A concentração molar (no sistema SI); TCE b) A fração molar do Tricloroetileno e Ma 131.4 kg/kgmol c) A fração mássica de Tricloroetileno neste efluente, admitindo que a solução em questão seja uma solução diluída. Cb 54.7333333333 Ca 0.0011415525 T 328 ca 0.15 0.0011415525 0.0000208574 0.0001522302
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