Enunciado

Oxigênio gasoso é mantido a pressões de 2   b a r e 1   b a r nos lados opostos de uma membrana de borracha, que tem uma espessura de 0,5   m m , e o sistema inteiro se encontra a 25 ° C . Qual é o fluxo difusivo molar do O 2 através da membrana? Quais são as concentrações molares do O 2 em ambos os lados da membrana (do lado de fora da borracha)?

Passo 1

Nessa questão nós temos as pressões de oxigênio em lados opostos de uma membrana de borracha.

E queremos encontrar o fluxo de difusão molar de O 2 , e as concentrações molares de O 2 fora da borracha.

Passo 2

Para resolver essa questão vamos assumir:

(1) condições unidimensionais e de estado estacionário;

(2) Meio estacionário de concentração molar total uniforme, C = CA + CB;

(3) comportamento perfeito de gás.

Passo 3

Para as condições assumidas:

N A , x * = J A , x * =   - D A B d C A d x = D A B C A 0 - C A L L    

Da eq 14.62 temos:

C A , s = S p a

C A 0 = S p A , 1 = 6,24 × 10 - 3   k m o l / m 3

C A L = S p A , 2 = 3,12 × 10 - 3   k m o l / m 3

Então, usando dados da Tabela A-8 , temos:

N A , x * = 0,21 × 10 - 9   m 2 / s 6,24 × 10 - 3 - 3,12 × 10 - 3 k m o l / m 3 0,0005   m    

N A , x * = 1,31 × 10 - 9 k m o l / s . m 2    

Da lei dos gases ideais:

C A , 1 = p A , 1 R T = 2   b a r 0,08314   m 3 . b a r k m o l . K × 298   K = 0,0807   k m o l / m 3    

C A , 2 = 0,5 C A , 1 = 0,0 404   k m o l / m 3    

Resposta

N A , x * = 1,31 × 10 - 9 k m o l / s . m 2    

C A , 1 = 0,0807   k m o l / m 3    

C A , 2 = 0,0404   k m o l / m 3    

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