IntroduÃ§Ã£o aos Processos QuÃmicos - Escola de QuÃmica / UFRJ

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portanto: Introdução aos Processos Químicos ρ Sabe-se que: ρ = A rA ρ e o g kg lb m ρ ref = ρ H O (4 C) = 1 = 1000 = 62,43 2 3 3 3 cm m ft ρ ρ A ref ref g g kg = 2 ⇒ ρ A = 2 × ρ ref = 2 × 1 = 2 = 2000 = 124,86 3 3 3 cm cm m lbm ft 3 • Exemplo 1.5.3.2: Calcular os valores de ρ do mercúrio, em lbm/ft 3 , e do volume V de 200 kg de mercúrio, a 20°C, sabendo-se que ρ rHg = 13,546 @ 20 o C. Solução: Como: ρ rHg ρ = ρ Hg H2O [20 [4 o o C] C] e V = m × ρ Tente resolver. Processos contínuos envolvem a movimentação de matéria de um ponto para outro do processo. A taxa na qual esta matéria é transportada através de uma linha de processo chamase vazão. A vazão pode ser expressa como vazão mássica (massa/tempo), vazão volumétrica (volume/tempo) ou vazão molar (mols/tempo). As respectivas unidades no SI são: kg/s, m 3 /s e mol/s. Note que as vazões mássica (m) e volumétrica (V) estão relacionadas da mesma forma na qual a massa está relacionada com o volume, ou seja, através da densidade. ( ρ = m/V ). 1.5.4 – Molécula-Grama (mol) Neste item, antes de apresentar cálculos envolvendo a molécula-grama, são recordados alguns conceitos importantes: • Massa atômica: é a massa de um átomo expressa em unidades de massa atômica (u). Nesta unidade o 12 C tem massa atômica exatamente igual a 12 u. Seu valor está tabelado para os diversos átomos. 26
Introdução aos Processos Químicos • Átomo-grama: é a massa atômica de um elemento expressa em gramas. Um átomograma de um elemento contém um número de átomos igual ao número de Avogadro (6,02x10 23 átomos). • Massa Molecular: expressa em unidades de massa atômica, é igual a soma das massas atômicas dos átomos que formam a molécula. • Molécula-grama (mol): quantidade de substância cuja massa, medida em gramas, é igual a sua massa molecular. Um mol de qualquer substância contém 6,02*10 23 moléculas. Como visto, 1 mol de uma substância é a quantidade desta substância que contém o número de Avogadro (NA) de moléculas. Como há outras formas de se referir a unidade mol, para evitar confusão o mol muitas vezes é chamado de grama-mol (mol ≡ gmol). Outras unidades muito utilizadas são o kgmol, correspondente a 1000 mols, e o lb-mol, nos sitesmas que utilizam a libra como unidade de massa. Note que 1 kgmol contém 1000 x NA moléculas e, conseqüentemente tem uma massa 1000 vezes maior do que o mol. Analogamente, 1 lb-mol tem uma massa 453,5 vezes maior do que um mol (lembre-se que 1 lb = 453,5 g). Assim, os fatores de conversão entre as unidades envolvendo o mol são os mesmos dos análogos envolvendo unidades de massa. Outro fato importante, que deve estar claro para você é que, tomando por exemplo o monóxido de carbono (CO - massa molecular igual a 28 u), tem-se pela definição de mol: 1 mol CO ≡ 28 g de CO 1 lb-mol CO ≡ 28 lbm de CO 1 kgmol de CO ≡ 28 kg de CO 1 ton-mol CO ≡ 28 ton de CO Vê-se então que, se a massa molecular de uma substância é M u, existem M g/mol, M kg/kgmol, M lbm/lbmol etc desta substância. Esta forma de representar a massa molecular é muito conveniente nos cálculos envolvendo parâmetros de processo e facilita a operação com as unidades. Assim, a partir de agora, usares unidades da forma g/mol para as massas moleculares. A massa molecular pode ser usada como fator de conversão, que relaciona massa e número de moles (n). 27
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