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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 8º - Capítulo 14.Problemas - Ex. 25

Isolamentos térmicos degradam-se (passam por um aumento de sua condutividade térmica) se forem submetidos à condensação de vapor de água. O problema pode ocorrer com isolamentos domésticos durante períodos frios, quando o vapor de uma sala umidificada se difunde através da placa de reboco e condensa no isolamento adjacente. Estime a taxa de difusão mássica em uma parede com 3   m   x   4   m , sob condições nas quais a pressão do vapor é de 0,03 5   b a r no ar da sala e de 0,0   b a r no isolamento. A placa de reboco tem 1 5   m m de espessura e a solubilidade do vapor de água no reboco é de aproximadamente 5 x 10 - 3   k m o l / m 3 · b a r . O coeficiente de difusão binária do vapor de água na placa de reboco é de aproximadamente 10 - 9   m 2 / s .

Passo 1

E aí, tudo bem?

Bora resolver essa questão comigo?

Vamos lá!

Começamos o nosso problema realizando algumas considerações:

- Estado estacionário;

- Difusão unidimensional;

- Meio homogêneo;

- Propriedades constantes;

- Concentração molar total uniforme;

- Meio estacionário com x A ;

- Condensação na parede seca desprezível.

Bora para os cálculos!

Passo 2

Calculando a taxa de difusão mássica:

N A , x ' ' = - D A B d C A d x

Integrando:

N A , x ' ' = D A B C A , 1 - C A , 2 L

Com:

C A , 1 = 5 x 10 - 3 ⋅ 0,035 = 1,75 × 10 - 4   k m o l / m 3

C A , 2 = 5 x 10 - 3 ⋅ 0,0 = 0   k m o l / m 3

Assim:

N A , x ' ' = 10 - 9 ⋅ 1 , 7 5 × 10 - 4 - 0 0,015

N A , x ' ' = 1,17 × 10 - 11   k m o l / s ⋅ m 2

Passo 3

Assim:

n A = M A ⋅ A ⋅ N A , x ' '

Substituindo os dados:

n A = 18 ⋅ 3 ⋅ 4 ⋅ 1,17 × 10 - 11

n A = 2,53 × 10 - 9   k g / s

Te espero na próxima questão!

Resposta

n A = 2,53 × 10 - 9   k g / s

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