Etanol está se difundindo em um filme gasoso de 4 mm . A concentração de entrada do etanol é 0,1 e a de saída é
, respectivamente. O ar estagndo e o filme de Líquido estão a 283 K , determine o fluxo molar de etanol. Dado: difusividade do etanol no ar a 283 K é
. Resp.:
.
Passo 1
Vamos entender o que a questão está pedindo. Temos etanol se difundindo através de um filme gasoso de 4 mm de espessura. As concentrações de etanol são 0,1 mol/m³ na entrada e 0,02 mol/m³ na saída. A temperatura é de 283 K e a difusividade do etanol no ar nessa temperatura é
. Precisamos calcular o fluxo molar de etanol, que basicamente nos diz quanta quantidade de etanol passa por uma área por segundo.
Passo 2
Para resolver isso, vamos usar a Lei de Fick da Difusão, que relaciona o fluxo de massa com a difusividade e o gradiente de concentração. A fórmula da Lei de Fick é:
Onde:
-
é o fluxo molar (mol/m²·s) -
é a difusividade (m²/s) -
é o gradiente de concentração (mol/m³·m)
Passo 3
Primeiro, vamos calcular o gradiente de concentração (
). Esse gradiente é a diferença de concentração dividida pela espessura do filme.
Substituindo os valores:
Passo 4
Agora, aplicamos a Lei de Fick usando o gradiente de concentração e a difusividade fornecida.
Resposta
O fluxo molar de etanol é
.