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
.
Exercícios relacionados
Uma célula de Arnold deve ser operada como em um estado pseudo-estacionário, para determinar a difusividade do benzeno no ar a
. O tubo de 20 cm de comprimento, com diâmetro
, é inicialmente carregado com benzeno líquido a uma profundidade de
do fundo do tubo. O tubo e o líquido são mantidos a uma temperatura constante de 308 K . A esta temperatura a pressão de vapor benzeno é
. Ar é Continuamente soprado sobre o topo do tubo, removendo qualquer vapor de benzeno. A 308 K , a densidade líquida do benzeno é
. Foi determinado que 72 h foram necessárias para evaporar todo o benzeno no interior do tubo. Determine o coeficiente binário de difusão do benzeno no ar. Resp.:
.
Uma célula de Arnold deve ser operada como em um estado pseudo-estacionário, para determinar a difusividade do benzeno no ar a
. O tubo de 20 cm de comprimento, com diâmetro
, é inicialmente carregado com benzeno líquido a uma profundidade de
do fundo do tubo. O tubo e o líquido são mantidos a uma temperatura constante de 308 K . A esta temperatura a pressão de vapor benzeno é
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. Foi determinado que 72 h foram necessárias para evaporar todo o benzeno no interior do tubo. Compare com o valor experimental, que é
a 298 K .
Um tanque aberto para a atmosfera contém Metanol líquido ( MeOH , peso molecular
) no fundo do tanque. O tanque é mantido a
, o diâmetro do tanque cilíndrico é de
, a altura total do tanque é
, e o nível de líquido no fundo do tanque é mantido a
. O espaço de gás dentro do tanque está estagnado e os vapores de MeOH são imediatamente dispersos uma vez que saem do tanque. A
a pressão de vapor do MeOH é de 163 mmHg e a
a pressão de vapor é
tanque aberto podem emitir uma quantidade considerável de vapor de MeOH. Qual é a taxa de emissão de vapor MeOH do tanque em Kg de
dia quando o tanque está a uma temperatura de
? Se a temperatura do tanque for elevada para
, qual é a nova taxa de emissão de metanol? Resp.: 140,6 g/dia;
dia.
Utilizando a equação diferencial da conservação da massa em coordenadas cartesianas, determine uma expressão da densidade em função do tempo. A densidade não varia com a posição
.