Determine o tempo para que a concentração (massa/massa) de
seja de
em
, para: Difusão molecular no ar.
Passo 1
Então, vamos lá! A gente tem um exercício que pede para descobrir quanto tempo leva para a concentração de dióxido de carbono (
) chegar a 1 parte por milhão (ppm) em uma distância de 50 centímetros no ar. Isso envolve o estudo da difusão molecular, que é como as partículas se espalham no ar. Para resolver isso, vamos precisar usar a fórmula da difusão e o coeficiente de difusão do
no ar.
Passo 2
Primeiro, a gente precisa entender que a difusão molecular é o processo pelo qual as moléculas se movem de uma área de alta concentração para uma de baixa concentração. A fórmula básica que descreve esse processo é a Lei de Fick, que nos ajuda a calcular o tempo necessário para a difusão atingir uma certa distância. A fórmula que vamos usar é:
Aqui:
-
é o tempo que queremos encontrar. -
é a distância que a molécula vai se difundir, que no nosso caso é 50 cm (ou 0,5 metros). -
é o coeficiente de difusão do no ar.
Passo 3
Agora, precisamos do valor do coeficiente de difusão
para o
no ar. Esse valor varia com a temperatura e a pressão, mas a um nível geral, podemos usar:
Passo 4
Vamos substituir os valores na fórmula:
Resposta
Portanto, o tempo necessário para que a concentração de
atinja 1 ppm em uma distância de 50 cm é aproximadamente 8333 segundos, o que equivale a cerca de 2 horas e 20 minutos.
Exercícios relacionados
Deduza a solução analítica para o problema da difusão.
Entre duas placas planas e paralelas tem-se glicerina a
. A distância entre as placas é 6 mm e o perfil de velocidade estabelecido é linear. Qua a tensão de cisalhamento (em Pa) necessário para mover a placa superio com uma velocidade de
, sendo que a placa inferior é fixa?
N.s.m
.
Resp.:
Resp.:
A parede de um forno a gás, construída de tijolo refratário, encontra-se inicialmente a
. Avalie o tempo necessário para que sua superfície externa atinja uma temperatura de
, sabendo que os gases de combustão no interior do forno (
) se encontram a
. A parede apresenta 160 mm de espessura e sua superfície externa está revestida por um material isolante, de forma que a perda de calor para o ambiente pode ser desprezada. As propriedades termofísicas do refratário são
e
.
Estime o tempo necessário para cozinhar uma salsicha de cachorro quente em água fervente. Considere que a salsicha esteja inicialmente a
, que o coeficiente de transferência de calor por convecção seja de
e que a temperatura final na sua linha de centro seja de
. Trate a salsicha como se ela fosse um longo cilindro com 20 mm de diâmetro, possuindo as seguintes propriedades termofísicas:
e k=0,52 W/mK.