Estime o coeficiente de difusão do
em hexano a
utilizando-se a correlação de Wilke e Chang. Compare o resultado com o valor experimental
. (Adaptado do CREMASCO, 3ed. 2015)
Passo 1
Beleza, vamos resolver um exercício onde precisamos estimar o coeficiente de difusão do
em hexano a
usando a correlação de Wilke e Chang. Depois, vamos comparar nosso resultado com um valor experimental dado:
. Para isso, vamos precisar entender a correlação de Wilke e Chang e ter alguns dados sobre as substâncias envolvidas.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar qual é a correlação de Wilke e Chang para calcular o coeficiente de difusão. A fórmula é a seguinte:
Onde:
-
é o coeficiente de difusão. -
é o fator de associação (geralmente 1 para líquidos). -
e são os volumes de acentricidade das substâncias A e B. -
é a temperatura em Kelvin. -
é a viscosidade do solvente B.
Passo 3
Vamos identificar quais são as substâncias A e B no nosso caso. Aqui, o
é a substância A e o hexano é o solvente B. Precisamos dos volumes de acentricidade (
e
) e da viscosidade do hexano (
) a
.
Assumindo que:
E a temperatura
.
Passo 4
Agora, vamos calcular o termo
e
:
Passo 5
Substituindo os valores na fórmula de Wilke e Chang:
Passo 6
Vamos calcular o numerador e o denominador separadamente:
Numerador:
Denominador:
Passo 7
Agora, dividimos o numerador pelo denominador para encontrar
:
Resposta
O coeficiente de difusão estimado do
em hexano a
é aproximadamente
. Comparando com o valor experimental
, percebemos que a estimativa pela correlação de Wilke e Chang está significativamente acima do valor observado experimentalmente. Isso pode indicar que a correlação não é tão precisa para este par de substâncias ou que algum dado utilizado na estimativa pode precisar de revisão.
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Sobre a difusividade em SÓLIDOS porosos, marque a opção incorreta:
c. O adensamento molecular de um meio sólido oferece maior resistência à difusão do que os meios gasoso e líquido, portanto, o coeficiente difusivo efetivo terá magnitude menor que nos outros meios.
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A reforma a vapor de hidrocarbonetos é uma maneira de produzir hidrogênio gasoso
para aplicação em células combustíveis. Entretanto, o gás rico em
produzido por esse processo se apresenta contaminado com monóxido de carbono (CO), em um teor molar porcentual de 1,0 %. Esse contaminante provoca envenenamento do catalisador da célula combustível e deve ser removido para permitir melhor operação da célula. Deseja-se separar CO do
gasoso empregando uma membrana cerâmica microporosa catalítica. O diâmetro médio do poro da membrana é de 15 nm , a tortuosidade tem o valor de 4,0 e a fração de vazios do sistema é 0,30 . O sistema opera a 5,0 atm de pressão e
de temperatura.
a. Estime a concentração molar de CO na mistura.
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A reforma a vapor de hidrocarbonetos é uma maneira de produzir hidrogênio gasoso
para aplicação em células combustíveis. Entretanto, o gás rico em
produzido por esse processo se apresenta contaminado com monóxido de carbono (CO), em um teor molar porcentual de 1,0 %. Esse contaminante provoca envenenamento do catalisador da célula combustível e deve ser removido para permitir melhor operação da célula. Deseja-se separar CO do
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de temperatura.
b. Estime o coeficiente de difusão molecular do CO em para a mistura gasosa a 5,0 atm e
.
b. Estime o coeficiente de difusão molecular do CO em