Oxigênio e Nitrogênio estão presentes em lados opostos de uma placa permeável de 0,1 m de largura. Os gases se difundem em direção um ao outro com fluxos molares iguais e opostos a uma temperatura e pressão constantes. Determine a concentração de oxigênio em uma posição da placa permeável, sabendo que em a concentração de oxigênio é igual a e 0,2 , com L igual a .

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no problema que você me enviou. Temos uma placa permeável de 0,1 metros de largura com oxigênio de um lado e nitrogênio do outro. Os gases estão se difundindo em direção um ao outro com fluxos molares iguais e opostos, mantendo temperatura e pressão constantes. Nosso objetivo é encontrar a concentração de oxigênio em uma posição específica, que é exatamente no meio da placa, ou seja, a 0,05 metros de uma das extremidades. Para resolver isso, vamos precisar usar a Lei de Fick da Difusão, que descreve como as partículas se movem de áreas de maior concentração para áreas de menor concentração.

Passo 2

Primeiro, vamos entender um pouco mais sobre a Lei de Fick. A primeira lei de Fick nos diz que o fluxo de difusão é proporcional ao gradiente de concentração . A fórmula é dada por:
Onde:
  • é o fluxo de difusão,
  • é o coeficiente de difusão,
  • é o gradiente de concentração.
Como estamos lidando com uma situação de estado estacionário (temperatura e pressão constantes, fluxos iguais e opostos), o fluxo será constante através da placa.

Passo 3

Agora, vamos pensar na distribuição de concentração de oxigênio ao longo da placa. Como o fluxo é constante e os extremos têm concentrações conhecidas, podemos assumir que a concentração de oxigênio varia linearmente de a metros. Então, a concentração pode ser expressa como uma função linear:
Onde:
  • é a concentração em ,
  • é a concentração em .

Passo 4

Vamos substituir os valores conhecidos na equação da concentração linear:
Simplificando o termo dentro dos parênteses:

Passo 5

Agora, multiplicamos esse resultado pela posição metros:
Então, somamos isso à concentração inicial:

Resposta

A concentração de oxigênio na posição é de 0,5 mol/m³.

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Em uma instalação de produção, grandes placas de latão de 4 cm de espessura que são inicialmente a uma temperatura uniforme de são aquecidos passando-os por um forno que é mantido a
. As placas permanecem no forno por um período de 7 minutos. Tomando a transferência de calor combinada por convecção e radiação coeficiente para ser , determine a temperatura da superfície do pratos quando saem do forno.
Para cada afirmativa a seguir determine se é verdadeira ou falsa.
o) O fenômeno da irradiação ocorre apenas em temperaturas muito altas.
Para cada afirmativa a seguir determine se é verdadeira ou falsa.
v) A radiação térmica é mais significativa em corpos opacos do que em corpos transparentes.
Um cilindro de cobre de 10 cm de comprimento e 5 cm de diâmetro é retirado do forno a e colocado em um banho de água . O coeficiente de transferência por convecção entre a superfície do cilindro e a água é . Determine a temperatura do cilindro após 2 minutos em contato com a água.
Densidade:
Calor específico:
Condutividade térmica: