Determinação de acetona em ar

DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DIFUSÃO DA ACETONA EM AR

CURITIBA
2013
Dados Experimentais:
P= 0,9145atm T= 298,15K Pv, acetona = 0,2635atm R= 82,06 atm.L. mol-1. K-1 Macetona = 58,08g/mol ρacetona = 0,7889g/mol A= acetona B= água
Modelagem matemática
Da equação da conservação da espécie química dada pela Eq. (1):

Hipóteses:
1. Regime Permanente
2. Ausência de reação química homogênea
3. Fluxo unidirecional na direção z

Da equação do fluxo global, dada pela Eq. (5), tem-se:

Hipóteses:
4. Meio estagnado
5. Pressão e temperatura constantes, logo a difusividade e a concentração são constantes

Assim, tem-se a Eq. (6)

Integrando a Eq (6), vem:

Sabendo que a variação da altura da célula é função do tempo, então receberá nova nomenclatura na Eq. (7) sendo denominado por , assim tem-se a Eq (7.1).

Sendo que o fluxo de transferência de massa também pode ser determinado pela Eq. (8), então:

Igualando as Equações (7.1) e (8.1), vem:

Separando e integrando a Eq. (9) obtém-se a Eq. (10)

Aplicando as condições de condições de contorno:

Rearranjando a Eq. (10) e substituindo as condições de contorno

Hipóteses:
6. Mistura gasosa ideal
7. Líquido com comportamento ideal obedecendo da lei de Raoult
Sendo a lei de Raoult dada pela Eq. (14)

Pela lei de Dalton, temos que a pressão parcial do componente gasoso será dada pela Eq. (15).

Estando o líquido em equilíbrio com o vapor, então iguala-se a Eq. (14) com a Eq. (15).

Sendo a acetona componente puro, então sua fração molar ser igual a 1. Logo, é obtida a Eq. (17) para o calculo da fração molar da acetona na fase gás.

Da Hipótese 6, uma mistura gasosa ideal é representado pela Eq. (18).

Sendo

A concentração será determinada pela Eq. (20).

Tabela – Dados experimentais da altura em função do tempo
Evento