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 estagnado 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
Vamos resolver um exercício de difusão envolvendo etanol em um filme gasoso. O objetivo é encontrar o fluxo molar de etanol usando conceitos de difusão e a Lei de Fick. Para isso, vamos precisar entender como a concentração do etanol varia no filme gasoso e utilizar a difusividade fornecida.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados fornecidos:
- Espessura do filme gasoso,
- Concentração de entrada,
- Concentração de saída,
- Temperatura,
- Difusividade do etanol no ar,
Passo 3
Vamos usar a Lei de Fick para determinar o fluxo molar (
) de etanol. A Lei de Fick para difusão estacionária em uma dimensão é dada por:
Isso significa que o fluxo molar é proporcional ao gradiente de concentração.
Passo 4
Como temos um filme gasoso de espessura
com concentrações diferentes nas duas faces, podemos simplificar o gradiente de concentração como:
Passo 5
Substituindo o gradiente de concentração na Lei de Fick, obtemos:
Como estamos interessados no fluxo molar positivo de entrada para saída, podemos escrever:
Passo 6
Agora, substituímos os valores conhecidos na equação:
Passo 7
Calculando a diferença de concentração:
Passo 8
Agora, dividimos pela espessura do filme:
Passo 9
Multiplicando pela difusividade:
Resposta
O fluxo molar de etanol é
.
Exercícios relacionados
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
. O 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?
Lista de Exercícios
Curso: Engenharia Química
Disciplina: Fluidodinâmica de Processos Químicos
Professor: Robson Costa de Sousa
6) Quando um pequeno tubo é imerso em uma poça de líquido, a tensão superficial causa a formação de um menisco na superfície livre, para cima ou para baixo dependendo do ângulo de contato na interface líquido-sólido-gás. Experiências indicam que o módulo do efeito capilar, , é uma função do diâmetro do tubo, D, do peso especifico do líquido,
, e da tensão superficial,
. Determine o numero de parâmetros
independentes que podem ser formados e os obtenha-os.
Curso: Engenharia Química
Disciplina: Fluidodinâmica de Processos Químicos
Professor: Robson Costa de Sousa
6) Quando um pequeno tubo é imerso em uma poça de líquido, a tensão superficial causa a formação de um menisco na superfície livre, para cima ou para baixo dependendo do ângulo de contato na interface líquido-sólido-gás. Experiências indicam que o módulo do efeito capilar,
Uma placa plana de
é suspensa em uma sala e submetida a escoamento de ar paralelo em sua superficie, ao longo do lado de
de comprimento. A temperatura e a velocidade do escoamento livre do ar são
. A força de arrasto total agindo na placa é medido como
. Determine o coeficiente médio de transferência de calor por convecção para a placa.
Dados:
Dados:
Durante o fluxo de ar a
sobre a superficie de uma placa mantida uma temperatura constante de
, o perfil de temperatura adimensional dentro da camada de ar sobre a placa está determinado para ser
Onde
e y é a distância vertical medida a partir da superficie da placa em metros (Figura abaixo). Determine o fluxo de calor na superficie da placa e o coeficiente de transferência de calor por convecção.
Dado:
Dado: