A difusividade do vapor de água em ar foi obtida em uma célula de Arnold e o valor encontrado foi de
. A distância inicial entre o nível de água e o topo do tubo é
. O sistema está a 1 atm e
, em que a pressão de vapor de água é de 115,51 mmHg , massa molar do vapor de água
e
atm.cm³
(mol.K). Supondo que o vapor de água é totalmente arrastado no topo do capilar, quanto tempo leva para o nível do líquido abaixar
?
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você tem um problema sobre difusão do vapor de água no ar. A gente vai usar conceitos de difusividade e Lei de Fick para resolver isso. Precisaremos das informações dadas sobre a difusividade, distâncias, temperaturas, pressões, massa molar, densidade e a constante dos gases. O objetivo é descobrir quanto tempo leva para o nível da água descer 1,1 cm no tubo.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar o que é difusividade. A difusividade (
) mede quão rápido uma substância se espalha através de outra. A Lei de Fick nos ajuda a relacionar a difusividade com o tempo necessário para essa difusão ocorrer.
A fórmula básica que vamos usar é:
Onde:
-
é o tempo -
é a distância que o vapor percorre -
é a difusividade
Passo 3
Vamos adaptar essa fórmula ao nosso problema. A distância
é a variação que queremos no nível da água, que é 1,1 cm. A difusividade
já foi dada como 0,303 cm²/s. Mas precisamos garantir que estamos usando as unidades corretas.
Então, rearranjamos a fórmula para resolver o tempo
:
Passo 4
Agora, é só fazer as contas:
Resposta
O tempo necessário para o nível da água descer 1,1 cm é aproximadamente 4 segundos.
Exercícios relacionados
Aletas planas de cobre com seção retangular, tendo espessura
, altura
e condutividade térmica
, são fixadas a uma parede mantida a temperatura
. Aletas dissipam calor por convecção para o ar ambiente a
, com um coeficiente de transferência de calor
. Há um espaço de 8 mm entre as aletas (isto é, há 125 aletas por metro). Admita perda de calor desprezível na ponta. Determine a eficácia global.
Um capilar de uma célula de Arnold tem 60 cm de altura, nele foi adicionada acetona até uma altura de 11 cm a contar do fundo do recipiente. Determine o tempo necessário para o nível de acetona abaixar
considerando que a célula está preenchida por ar seco e estagnado a pressão de 1 atm e
de temperatura. Para efeito de cálculo, suponha que o vapor de acetona é totalmente arrastado no topo do capilar. Nessas condições são fornecidos os dados: pressão de vapor da acetona igual a
, massa molar da acetona igual
, densidade de
difusividade da acetona no ar de
.
A decomposição térmica do isocianato é feita num reator diferencial, obtendo-se os seguintes dados:
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|
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1,82 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
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0,2 | 0,06 | 0,020 | 0,05 | 0,08 | 0,1 | 0,06 |
|
700 | 700 | 750 | 800 | 850 | 900 | 950 |
Determine a ordem de reação, a energia de ativação e as constantes para cada temperatura.
Um gás
é dissolvido em um filme líquido
de grande espessura. Ao se difundir,
sofre uma reação química de primeira ordem irreversível. Sabendo que C_AO
que para este caso,
e
. A massa molar de
. Obtenha: a) a concentração molar de A em um ponto situado a
, e b) o fluxo mássico de
através da interface gás-líquido.