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 estágno 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

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos a situação do etanol se difundindo em um filme gasoso de 4 mm de espessura. A concentração de etanol na entrada é 0,1 mol/m³ e na saída é 0,02 mol/m³. A temperatura está a 283 K e a difusividade do etanol no ar nessa temperatura é . Nosso objetivo aqui é determinar o fluxo molar de etanol, ou seja, quantos mols de etanol estão passando por metro quadrado por segundo ( ).

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa fluxo molar. O fluxo molar ( ) indica a quantidade de mols que passam por uma área específica em um certo tempo. Para calcular isso, usamos a Lei de Fick da difusão, que relaciona o fluxo molar à difusividade e ao gradiente de concentração.

Passo 3

A Lei de Fick para fluxo molar é dada por:
Onde:
  • é o fluxo molar ( ),
  • é a difusividade ( ),
  • é o gradiente de concentração.
Como a questão não fornece informações sobre variações complexas da concentração ao longo da distância, podemos assumir que o gradiente de concentração é linear. Assim, podemos simplificar a equação para:
í
Onde:
  • ,
  • í,
  • .

Passo 4

Vamos substituir os valores na fórmula:
Primeiro, calculamos a diferença de concentração:
Agora, dividimos pela espessura do filme:

Passo 5

Multiplicamos a difusividade pelo gradiente de concentração:

Resposta

O fluxo molar de etanol é .

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Uma célula de Arnold deve ser operada como em um estado pseudo-estacionário, para determinar a difusividade do benzeno no ar a e 1,0 . 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.: .
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a)
b)
c)
d)
e)
Uma célula de Arnold deve ser operada como em um estado pseudo-estacionário, para determinar a difusividade do benzeno no ar a e 1,0 . 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. Compare com o valor experimental, que é a 298 K .