O seguinte experimento foi realizado para medir a difusividade da massa do n-octano no ar. Um líquido puro de n-octano foi colocado em um tubo vertical de de diâmetro. Com o fundo do tubo fechado, a superfície superior foi exposta a um suave escoamento de ar cruzado (sem n-octano). O sistema inteiro chegou ao estado permanente a e , mantendo a distancia entre a superfície superior do tubo e a superfície do liquido constante em . Observou-se que, após , de n-octano tinha evaporado. A , a pressão do vapor e a densidade do liquido n-octano são e , respectivamente. Calcule a difusividade da massa de n-octano no ar a e .
Passo 1
Dados fornecidos:
Temperatura ambiente:
Pressão ambiente:
Diâmetro do tubo:
Distancia entre a superfície superior do tubo e a superfície do liquido:
Massa de n-octano:
Tempo de evaporação:
Velocidade do ar livre:
Pressão do vapor do n- octano líquido:
Densidade do n- octano líquido:
Massa molar do n- octano:
Passo 2
Para resolver essa questão, podemos começar calculando a taxa de evaporação mássica do n-octano usando a seguinte relação:
Substituindo os termos da relação pelos dados fornecidos, temos:
Agora vamos calcular a taxa de evaporação do n-octano usando a seguinte relação:
Aqui, é a massa molar, e é a área da seção transversal.
Substituindo os termos da relação pelos dados fornecidos, temos:
Passo 3
Temos que a taxa de evaporação molar do n-octano pode ser expressa também da seguinte maneira:
Podemos substituir na equação acima os dados obtidos nos passos anteriores para encontrar a difusividade de massa de n- octano. Assim temos:
Portanto, a difusividade de massa de n-octano é .