Exercícios Resolvidos de Difusividade em Sólidos

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Enunciado

Estime a difusividade efetiva do Tiofeno em Hidrogênio a 660K e 3 atm em um catalisador de área específica igual a 180 m ² / g . A difusividade molecular é de 0,052   c m ² / s . Suponha contradifusão equimolar.

Dados: M t i o f e n o = 84,14   g / m o l

ε = 0,4

τ = 4,0

ρ s = 1,4 g / c m ³

Passo 1

Quando ele diz para supormos contradifusão equimolar, significa que vamos considerar tanto a difusão de Fick, quando a difusão de Knudsen!

1 D r e a l =   1 D A B ,   e f f + 1 D K ,   e f f

Então primeiro vamos calcular o D A B , e f f e depois o D A , K !

Passo 2

Vamos então calcular o D A B , e f f :

D A B , e f f = D A B ε τ

ε = 0,4

τ = 4,0

D A B = 0,052   c m ² / s

D A B , e f f = 0,0052   c m ² / s

Passo 3

Agora vamos calcular a difusividade de Knudsen!

D A , K a = 4850 . d P T M A

Pra isso precisamos calcular o diâmetro da partícula:

d P = 4 ε S ρ B

S = 180 m ² / g

ρ s = 1,4 g / c m ³

d p = 63,5   Å

Passo 4

Finalmente calculando a difusividade de Knudsen:

D A , K a = 4850 . d P T M A = 8,62   x   10 - 3 c m ² / s

D K , e f f = 8,62   x   10 - 4 ε τ =   8,62   x   10 - 4 c m ² / s

Passo 5

Agora vamos juntar tudo e calcular o coeficiente de difusão real!

1 D r e a l =   1 D A B ,   e f f + 1 D K ,   e f f

D A , e f f = 7,39   x   10 - 4

Passo 6

Resposta

D A , e f f = 7,39   x   10 - 4

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