2. Propriedades de acompanhamento
da reação
Capítulo 3 –Fogler
Capítulos 4 e 5 - Roberts
Reatores I 1 de 11
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Propriedades de Acompanhamento da Reação: Tabelas Estequiométricas e Taxa de Reação, Notas de estudo de Engenharia Química
As propriedades de acompanhamento da reação química, com ênfase em tabelas estequiométricas e expressão da taxa de reação em função da conversão e do grau de avanço. O texto aborda diferentes sistemas, como sistemas fechados a volume constante, sistemas de fluxo e sistemas fechados a volume variável. Além disso, são apresentadas as equações gerais para a concentração das espécies químicas e as equações para representar a taxa da reação em função da conversão ou do grau de avanço.
O que você vai aprender
- Quais são os diferentes sistemas químicos abordados no documento?
- Como as tabelas estequiométricas ajudam a descrever as reações químicas?
- Quais são as equações gerais para a concentração das espécies químicas em um sistema reacional?
- Qual é a importância da compreensão das propriedades de acompanhamento da reação química?
- Como expressar a taxa da reação em função da conversão ou do grau de avanço?
Tipologia: Notas de estudo
2021
1 / 12
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2. Propriedades de acompanhamento
da reação
Capítulo 3 – Fogler
Capítulos 4 e 5 - Roberts
Reatores I
1 de 11
2. PROPRIEDADES DE ACOMPANHAMENTO DA REAÇÃO
2.1. Objetivo
2.1.1. Grau de avanço
2.1.2. Conversão
2.1.3. Relação entre conversão e grau de avanço
2.2. Tabela Estequiométrica
2.2.1. Sistemas batelada
2.2.2. Sistemas de reações a volume constante
2.2.3. Sistemas de fluxo
2.2.4. Sistemas com mudança de volume
2.3. Expressão da taxa da reação em função da conversão e
do grau de avanço
Tabela estequiométrica Item 2. 2. 1 : Sistema fechado a volume constante em função da conversão
ESPÉCIES INÍCIO REAGE FIM (N)
A N
A
a / a
N
A
X N
A
= N
A
a / a
N
A
X
B N
B
b / a
N
A
X N
B
= N
B
b / a
N
A
X
C N
C
c / a
N
A
X N
C
= N
C
c / a
N
A
X
D N
D
d / a
N
A
X N
D
= N
D
d / a
N
A
X
I N
I
– N
I
= N
I
TOTAL N
**T (- 1 - b / a
c / a
d / a ) N A**
X N
T
= N
**T
- δN A**
X
a
a
A +
b
a
B - >
c
a
C +
d
a
D
- r
A = f(T) g(C)
C
A
= N
A
/ V = (N
A
a / a
N
A
X) / V = N
A
(1 - X) / V
C
B
= N
B
/ V = (N
B
b / a
N
A
X) / V = [N
A (φ B
b / a X)] / V , φ B
= N
B
/ N
A
C
C
= N
C
/ V = (N
C
c / a
N
A
X) / V = [N
A
{( N
C
/ N
A
c / a
X}] / V = N
A [φ C
c / a X] / V , φ C
= N
C
/ N
A
C
D
= N
D
/ V = (N
D
d / a
N
A
X) / V = [N
A
{( N
D
/ N
A
d / a
X}] / V = N
A [φ D
d / a X] / V , φ D
= N
D
/ N
A
5 de 11
C
A
= N
A
(1 - X) / V
V = V
0
C
A
= C
A
(1-X)
C
B
= [N
A
(φ B
b / a
X)] / V
V = V
0
C
B
= C
A
(φ B
b / a
X)]
C
C
= N
A
[φ C
c / a
X] / V
V = V
0
C
C
= C
A
(φ C
c / a
X)
C
D
= N
A
[φ D
d / a
X] / V
V = V
0
C
D
= C
A
(φ D
d / a
X)
1 A +
b / a
B - >
c / a
C +
d / a
D
Tabela estequiométrica
Item 2. 2. 4 : Sistema fechado a volume variável em função da
conversão
ESPÉCIES INÍCIO REAGE FIM (N) FIM (C)
A N
A
- N
A
X N
A
= N
A
- N
A
X C
A
=C
A
(1−X)
(1+ϵX)
P
P
T
T
B N
B
=φ B
N
A
b / a
N
A
X N
B
=N
A
(φ B
b / a
X) C
B
=C
A
(φ B
b / a
X)
(1+ϵX)
P
P
T
T
C N
C
=φ C
N
A
c / a
N
A
X N
C
= N
A
(φ c
c / a
X) C
C
=C
A
(φ C
c / a
X
(1+ϵX)
P
P
T
T
D N
D
=φ D
N
A
d / a
N
A
X N
D
= N
A
(φ D
d / a
X) C
D
=C
A
(φ D
d / a
X
(1+ϵX)
P
P
T
T
I N
I
– N
I
= N
I
C
I
=C
A
φ I
(1+ϵX)
P
P
T
T
TOTAL N
T
δ N A
X N
T
= N
T
+ δN A
X C
T
=C
A
(φ T
+ 𝜹 X)
(1+ ϵ X)
P
P
T
T
V ≠ V
0
a
a
A +
b
a
B - >
c
a
C +
d
a
D
N
A
/ V = [N
A
(1-X)] / [ V
0
*(P
0
/P)*(T/T
0
)*(1+ 𝝐 X)]
C
A
= [C
A
(1-X)] / [ (P
0
/P)*(T/T
0
)*(1+ 𝝐 X)]
Tabela estequiométrica
Item 2. 2. 4 : Sistema fechado a volume variável em função do grau de
avanço
ESPÉCIES INÍCIO REAGE FIM (N) FIM (C)
A N
A
- ξ N A
= N
A
- ξ C A
=
(C A
− ൗ
a
V 0
ξ)
(1 + γξ)
P
P 0
T 0
T
B N
B
=φ B
N
A
- b/a ξ N B
=N
B
- b/a ξ C B
=
(C B
− (^) ൗ
b
V 0
ξ)
(1 + γξ)
P
P 0
T 0
T
C 0 c/a ξ N C
= c/a ξ (^) C C
=
( ൗ
c
V 0
ξ)
(1 + γξ)
P
P 0
T 0
T
D 0 d/a ξ N D
= d/a ξ C D
=
( (^) ൗ
d
V 0
ξ)
(1 + γξ)
P
P 0
T 0
T
I N
I
– N
I
= N
I
C I
=
(C I
)
(1 + γξ)
P
P 0
T 0
T
TOTAL N
T
δ ξ N T
= N
T
+ δ ξ C T
=
(C T
− (^) ൗ
δ
V 0
ξ)
(1 + γξ)
P
P 0
T 0
T
γ =
a δ
N
T
Onde: (^) ∴ V = V 0
P 0
P
T
T 0
1+γξ
a
a
A +
b
a
B - >
c
a
C +
d
a
D
Sendo a equação da taxa representada por:
Objetivo:
Substituir as equações obtidas para a concentração para
representar a taxa da reação em função da conversão ou
do grau de avanço.
−r
A
= k(T) ෑ
i=
C
i
i
Para a conversão:
Para o grau de avanço:
−r
A
= k(T) ෑ
i=
C
A
i −
i
A
X
i
−r
A
= k(T) ෑ
i=
C
A
i −
i
A
X)
(1+ϵX)
P
P
T
T
i
−r
A
= k(T) ෑ
i=
C
i
i
V
i
−r
A
= k(T) ෑ
i=
(C
i
i
V
P
P
T
T
i
V = V 0
V ≠ V 0
V = V 0
V ≠ V 0