Objetivo

Determinar o coeficiente convectivo de massa, KpA, de um constituinte químico A (metil-

isobutilcetona) entre duas fases líquidas parcialmente miscíveis, em condições isotérmicas

Materiais e Métodos

Materiais

Célula

Pipeta

Cronômetro

Paquímetro

Régua

Balança

Sistema composto por uma caixa d’água, bomba e mangueira para alimentar a

célula a pressão constante

Método

Primeiramente foi saturada uma solução orgânica (metil-isobutilcetona) pela própria

professora, de maneira que ao início do experimento essa solução já estava preparada.

Enchemos de água

Tiramos com a pipeta até a marca de 15 cm (10x o diâmetro da célula)

Preenchemos com a solução (com a pipeta)

Viramos a célula

Ligou-se a torneira

Medimos a vazão para adequar a uma vazão mínima

Contar o tempo para diminuição da coluna orgânica (10% do compriento inicial)

Medir a vazão da água ao longo do ensaio

Ao longo do experimento, a vazão foi controlada e mantida constante para não influenciar nos

resultados do experimento.

Discussão e Resultados

Durante o experimento, foram coletados os seguintes dados:

Tempo Altura da

coluna

0 14,0

180 13,8

360 13,5

480 13,4

600 13,3

840 13,2

960 13,1

1170 13,0

1320 12,9

1640 12,8

1770 12,7

2130 12,6

Para a determinação do coeficiente convectivo de massa foi utilizada a equação abaixo:

−𝑙𝑛 (𝐿

𝐿0) = 𝑘𝑝𝐴

2[𝛼(𝑇)𝜌𝐴− 𝜌𝐴𝑟]

𝜌𝐴.𝑅(𝑡 − 𝑡0) (1)

Onde:

L é o comprimento da fase orgânica num instante t, como mostrado na figura 1.

𝜌𝐴 é a concentração do componente orgânico nas condições de saturação;

R é o raio da célula;

𝛼(𝑇) é o coeficiente de partição do componente orgânico entre as fases.

Dessa forma, foi gerado o gráfico de Ln(L/Lo) versus (t-to)

Figura 1. Gráfico linearizado da altura da coluna de solução orgânica versus tempo

Os pontos (180; 13,8) e (2130; 12,6) foram retirados do gráfico para que ocorresse uma melhor

adequação do conjunto de pontos à reta.

A partir do coeficiente angular da reta obtida no gráfico pôde-se calcular o valor do coeficiente

de transferência convectiva de massa para o experimento com base na equação (1),

encontrando o valor 5,556 x10-4 cm/s.

Discussão

Como não foi possível comparar o valor do coeficiente de transporte convectivo de massa

encontrado com um valor teórico, pôde-se apenas analisar esse número com base na

adequação dos dados à reta, assim como analisar a sua ordem de grandeza.

O conjunto de dados analisados se adequou a uma reta, embora tenha sido preciso excluir a

primeira e a última observação para isso. Observou-se leves desvios no gráfico com relação à

reta, porém estes são comuns a qualquer procedimento experimental, visto que os

equipamentos poderiam não estar devidamente calibrados. Além disso, a inexperiência dos

alunos durante a realização do experimento pode ter sido também uma fonte de erro.

y = 4E-05x + 0,0244

0,0000000

0,0200000

0,0400000

0,0600000

0,0800000

0,1000000

0,1200000

0,00 500,00 1000,00 1500,00 2000,00

-Ln

(L/

Lo)

Tempo