O soluto HCl(A) está difundindo através de um fino filme de água (B) de 2,0 mm de espessura, a 283 K . A concentração de HCl no ponto 1 na interface do filme é de 12,0 wt % (densidade no ponto 1 rho1=1060,7 kg / m^3 ) e na outra interface no ponto 2 é de 6,0 wt % em HCl(rho2=1030,3 kg / m^3) O coeficiente de difusão do HCl em água é 2,5 times 10^-9 m^2 / s. Considerando estado estacionário, e uma interface impermeável à água, calcule o fluxo de HCl em kg mol / s m^2. (R : NA=2,372 times 10^-6 kg mol / s m^2)

Passo 1

Beleza, vamos entender o que o exercício está pedindo. Temos uma solução de HCl (ácido clorídrico) se difundindo através de um filme fino de água com 2,0 mm de espessura a 283 K. No ponto 1, na interface do filme, a concentração de HCl é de 12,0 wt% com densidade de 1060,7 kg/m³, e no ponto 2, na outra interface, a concentração é de 6,0 wt% com densidade de 1030,3 kg/m³. O coeficiente de difusão do HCl em água é m²/s. Queremos calcular o fluxo de HCl em kg mol/s·m², considerando estado estacionário e uma interface impermeável à água. Para isso, vamos usar a Lei de Fick para difusão.

Passo 2

Primeiro, vamos converter a espessura do filme de milímetros para metros, já que as unidades do coeficiente de difusão estão em metros:
L = 2,0 , mm = 0,002 , m

Passo 3

Agora, precisamos entender a concentração de HCl nos pontos 1 e 2. As concentrações são dadas em peso percent (wt%), então vamos considerar que:
  • Ponto 1: De
  • Ponto 2:
A diferença de concentração ( ) é:

Passo 4

A Lei de Fick para estado estacionário é dada por:
J = -D De
Onde:
  • J = -2,5 times 10^-9 , m^2/s times 6,0%0,002 , m é o fluxo de HCl
  • é o coeficiente de difusão
  • é a diferença de concentração
  • é a espessura do filme
Vamos substituir os valores:

Passo 5

Precisamos converter a porcentagem em fração decimal:
6,0% = 0,06
Substituindo na equação:
J = -2,5 times 10^-9 times 0,060,002
J = -2,5 times 10^-9 times 30
J = -7,5 times 10^-8 , kg mol/s·m^2

Resposta

O fluxo de HCl é .

Exercícios relacionados

Um tanque de óleo apresenta massa de 30 slugs. (a) Determine seu peso na superfície da Terra (em newtons). (b) Qual seria sua massa (em quilogramas) e seu peso (em newtons) se o tanque estivesse localizado na superfície da Lua (onde a aceleração gravitacional é igual a 1 / 6 do valor encontrado na superfície da Terra)?
Conceituar escoamento incompressível e compressível.
Um recipiente para transporte de refrigerante pesa 0,153 N e apresenta volume interno igual a 355 ml . Sabendo que o recipiente pode conter, no máximo, 0,369 kg de refrigerante, determine o peso específico, a massa específica e a densidade do refrigerante. Compare os valores calculados com os da água a 20^circ C. Expresse seus resultados no SI.
Inicialmente, um tanque rígido contém ar a 0,62 MPa (abs) e 15,6^circ C. O ar é aquecido até que a temperatura se torne igual a 43,3^circ C. Qual é o aumento de pressão detectado neste processo?