Gás nitrogênio em alta pressão e 298   K é contido em um recipiente cúbico de 2 m × 2 m × 2 m feito de borracha natural cujas paredes tem 3   c m de espessura. A concentração de nitrogênio nas superfícies interna e externa da borracha são 0,067   k g / m 3   e   0,009   k g / m 3 , respectivamente. O coeficiente da difusão do nitrogênio na borracha é 1,5 × 10 10   m 2 / s . A vazão mássica do nitrogênio por difusão através do recipiente é

(a) 8,1 × 10 - 10   k g / s

(b) 3,2 × 10 - 10   k g / s

(c) 3,8 × 10 - 9   k g / s

(d) 7,0 × 10 - 9   k g / s

(e) 1,6 × 10 - 8   k g / s

Passo 1

Dados fornecidos:

Temperatura do nitrogênio: T = 298   K

Dimensões do cubo: 2   m × 2   m × 2   m

Área da superfície do cubo por onde ocorre a difusão: A = 6 × 2   m × 2   m = 24   m 2

Espessura da parede: L = 3   c m = 0,03   m

Concentração de nitrogênio no interior do cubo: ρ i n = 0,067   k g / m 3  

Concentração de nitrogênio no exterior do cubo: ρ e x = 0,009   k g / m 3

Coeficiente de difusão de nitrogênio: D A B = 1,5 × 10 10   m 2 / s

Passo 2

Fala galera!!

Podemos calcular a vazão mássica de nitrogénio por difusão através do recipiente cúbico usando a seguinte equação:

m ˙ N 2 = D A B A ρ i n - ρ e x L

Substituindo os termos da equação pelos dados fornecidos, temos:

m ˙ N 2 = 1,5 × 10 10   m 2 / s × 24   m 2 × 0,067   k g / m 3 - 0,009   k g / m 3 0,03   m

m ˙ N 2 = 6,96 × 10 - 9   k g / s

m ˙ N 2 ≅ 7 × 10 - 9   k g / s

Portanto, a vazão mássica do nitrogênio por difusão através do recipiente é  7 × 10 - 9   k g / s .

Resposta (d)

Resposta

(d) m ˙ N 2 = 7 × 10 - 9   k g / s

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