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:
Onde:
-
, -
, -
.
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
.
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? Resp.: 140,6 g/dia;
dia.
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.:
.
Identifique a alternativa cujo campo de velocidades pode ser incompressível. Mostre que é a alternativa correta usando conceitos de Mecânica dos Fluidos.
a)
b)
c)
d)
e)
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 .