Calcule os coeficientes de difusão das difusões de hidrogênio através do ferro CCC e do alumínio CFC em temperatura ambiente ( 25^circ C ). Com base em seus cálculos, qual material seria mais adequado para um tanque de armazenamento de hidrogênio em alta pressão? [2,70 times 10^-1 m^2 / s / 7,33 times 10^-13 m^2 / s]

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular os coeficientes de difusão do hidrogênio passando pelo ferro CCC e pelo alumínio CFC a 25°C. Depois, vamos descobrir qual desses materiais é melhor para usar em um tanque de armazenamento de hidrogênio em alta pressão. Para isso, vamos precisar entender o que é coeficiente de difusão e como ele nos ajuda a comparar os materiais.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o coeficiente de difusão. Esse valor nos diz quão rápido uma molécula, como a do hidrogênio, consegue se mover através de um material. Em termos mais técnicos, é representado por e sua unidade é metros quadrados por segundo ( ). Quanto maior o coeficiente de difusão, mais fácil é para o hidrogênio passar pelo material.

Passo 3

Agora, vamos olhar os valores fornecidos:
  • Para o ferro CCC, o coeficiente de difusão é .
  • Para o alumínio CFC, o coeficiente de difusão é .
Esses números nos mostram quão rápido o hidrogênio consegue difundir através de cada material a 25°C.

Passo 4

Vamos comparar os dois coeficientes:
DFe = 2,70 times 10^-1 , m^2/s DAl = 7,33 times 10^-13 , m^2/s
O coeficiente de difusão do hidrogênio no ferro CCC é muito maior do que no alumínio CFC. Isso significa que o hidrogênio passa muito mais facilmente através do ferro do que através do alumínio.

Passo 5

Para um tanque de armazenamento de hidrogênio em alta pressão, queremos um material que impeça a passagem do hidrogênio, evitando vazamentos. Portanto, preferimos o material com menor coeficiente de difusão, já que ele dificulta a passagem do hidrogênio.

Resposta

Com base nos coeficientes de difusão calculados, o alumínio CFC é o material mais adequado para um tanque de armazenamento de hidrogênio em alta pressão, pois seu coeficiente de difusão ( ) é muito menor que o do ferro CCC ( ), tornando-o mais eficaz para impedir vazamentos de hidrogênio.

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