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
.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos o etanol se difundindo através de um filme gasoso de ar com espessura de 4 mm. As concentrações de etanol na entrada e na saída são 0,1 mol/m³ e 0,02 mol/m³, respectivamente. A temperatura é de 283 K e a difusividade do etanol no ar nessa temperatura é
. Nosso objetivo é encontrar o fluxo molar de etanol, ou seja, quanta quantidade de etanol está passando por unidade de área e tempo.
Passo 2
Para resolver isso, vamos usar a Lei de Fick da Difusão, que nos ajuda a calcular o fluxo de uma substância que se difunde através de um meio. A fórmula da Lei de Fick é:
Onde:
-
é o fluxo molar (mol/(m²·s)), -
é o coeficiente de difusão (m²/s), -
é a diferença de concentração (mol/m³), -
é a espessura do filme pelo qual a difusão ocorre (m).
Passo 3
Primeiro, vamos identificar e converter todas as unidades para o SI. A espessura do filme está em milímetros, então precisamos converter para metros:
Passo 4
Agora, vamos calcular a diferença de concentração (
) entre a entrada e a saída:
O sinal negativo indica que a concentração está diminuindo ao longo do caminho da difusão.
Passo 5
Substituindo os valores na fórmula da Lei de Fick:
Passo 6
Vamos calcular a parte da fração primeiro:
Passo 7
Agora, multiplicamos pelo coeficiente de difusão:
Resposta
O fluxo molar de etanol é
.