Oxigênio gasoso é mantido a pressões de 2 bars e 1 bar nos lados opostos de uma membrana de borracha de
de espessura, e todo o sistema encontra-se a
. Qual é o fluxo molar difusivo de
através da membrana. Quais são as concentrações molares nos dois lados da membrana (lado externo da membrana)?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão trata da difusão molecular de oxigênio (
) através de uma membrana de borracha. Para isso, vamos precisar entender Fick’s Law (Lei de Fick) e a lei dos gases ideais. Nosso objetivo é encontrar o fluxo molar difusivo de
e as concentrações molares nos dois lados da membrana.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular as concentrações molares do oxigênio nos dois lados da membrana. Para isso, usamos a lei dos gases ideais, que relaciona pressão (
), concentração (
), constante dos gases (
) e temperatura (
):
Onde:
-
é a pressão; -
é a constante dos gases; -
é a temperatura em Kelvin.
Primeiro, convertendo a temperatura de 26°C para Kelvin:
Agora, calculamos as concentrações nos dois lados da membrana:
Para
:
Para
:
Passo 3
Agora, vamos usar a Lei de Fick para encontrar o fluxo molar difusivo (
) de
através da membrana. A Lei de Fick é dada por:
Onde:
-
é o coeficiente de difusão do na borracha; -
é a diferença de concentração; -
é a espessura da membrana.
Vamos considerar um valor típico para o coeficiente de difusão do oxigênio na borracha,
.
Primeiro, calculamos
:
Convertendo a espessura da membrana para metros:
Agora, aplicamos na fórmula de Fick:
Como o fluxo é do lado de maior concentração para o de menor, consideramos o valor absoluto:
Resposta
O fluxo molar difusivo de
através da membrana é aproximadamente
. As concentrações molares de oxigênio são
no lado de 2 bars e
no lado de 1 bar da membrana.
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, encontre a tensão de armadura, a potência de entrada, a potência líquida de saída e o torque. Considere as perdas rotacionais de 1475 W a uma velocidade de plena carga de 1750 rpm.
Amonia,
, é seletivamente removida a partir de uma mistura ar-
por absorção em água. Neste processo em estado estacionário, amonia difunde através de uma camada de gas estagnada de 2 cm de espessura e então através da agua estagnada de 1 cm de espessura. A concentração da amonia para o contorno exterior da camada gasosa é
em volume, e a concentração da amonia para o contorno exterior da camada de agua é essencialmente zero. A temperatura do sistema é
e a pressão total do sistema é 1 atm . A concentração para a interface entre as fases gasosa e liquida é dada pelos seguintes dados de equilibrio:
Dados de equilibrio para amonia em ar sobre soluções aquosas
Dados de equilibrio para amonia em ar sobre soluções aquosas
|
|
---|---|
5 | 6,1 |
10 | 11,9 |
15 | 20,0 |
20 | 32,1 |
25 | 53,6 |
30 | 84,8 |
Determine a taxa de difusão da amônia.
: usando Solver do Excel
Por uma tubulação escoa uma mistura gasosa a 330 k e 1,5 atm. As respectivas velocidades e frações molares dos componentes se encontram no quadro abaixo:
Componentes |
|
|
---|---|---|
|
0,60 | 2,2 |
|
0,20 |
|
|
0,05 | 0,27 |
|
0,15 | 0,66 |
Determine: (a) A fração mássica de cada componente; (b) velocidade mássica média da mistura e © concentração mássica do
.
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é utilizado para reter
a
e 5 bars em um tanque de 8 litros. Qual é a taxa de perda de massa de
do tanque? Qual é a redução na pressão que poderia ocorrer durante um período de 24 h ?