O soluto
está difundindo através de um fino filme de água (B) de
de espessura, a 283 K . A concentração de HCl no ponto 1 na interface do filme é de 12,0
(densidade no ponto
) e na outra interface no ponto 2 é de 6,0
em
coeficiente de difusão do HCl em água é
. Considerando estado estacionário, e uma interface impermeável à água, calcule o fluxo de
.
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:
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:
- Ponto 2:
A diferença de concentração (
) é:
Passo 4
A Lei de Fick para estado estacionário é dada por:
Onde:
-
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:
Substituindo na equação:
Resposta
O fluxo de HCl é
.
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