Hidrogênio a uma pressão de 2 atm escoa no interior de um tubo com 40 mm de diâmetro e espessura de parede de 0,5 mm. A superfície externa está exposta a uma corrente de gás na qual a pressão parcial do hidrogênio é de 0,1 atm. A difusividade mássica e a solubilidade do hidrogênio no material do tubo são e , respectivamente. Quando o sistema encontra-se a 500 K, qual é a taxa de transferência de hidrogênio através da parede do tubo por unidade de comprimento (kg/(s · m))?
Passo 1
Fala aí belezinha? Essa questão tá pedindo pra gente a taxa de transferência de hidrogênio através da parede do tubo… Vamos achar então! Mas antes de tudo, precisamos fazer algumas suposições:
A primeira é que estamos com difusão constante na direção radial, temos uma concentração molar total uniforme na parede, não temos reação química e estamos em um meio estacionário, show de bola? Agora vamos começar a calcular:
Para achar a transferência de massa por unidade de comprimento podemos usar a equação:
Precisamos encontrar o e o , lembrando que:
Vamos ter que:
E para o segundo:
Opa! Show de bola! Agora vamos substituir tudo na nossa equação:
Beleza pura!