Para determinar a taxa molar total da mistura gasosa binária (A+B) deve-se somar as contribuições da transferência de massa por difusão e da transferência de massa por convecção em relação a um ponto estacionário, como apresentada na equação à seguir:
Sendo o coeficiente difusivo, a concentração total e a fração molar do gás A.
Nesse contexto, avalie as afirmações à seguir.
- Quando há contradifusão, a equação simplifica-se para .
- Considerando apenas a direção z, o fluxo molar de um componente numa dada fronteira pode ser calculado com a integração da equação apresentada no enunciado.
- A segunda lei de Fick é o resultado da simplificação da equação da continuidade mássica, considerando o regime transiente, a velocidade do meio nula, a temperatura e pressçao constantes e a ausência de reação química no meio onde ocorre o fenômeno de transferência de massa por difusão.
É correto o que se afirma em
- I, apenas.
- III, apenas.
- I e II, apenas.
- II e III, apenas.
- I, II e III.
Passo 1
Vamos analisar a afirmação I:
- Quando há contradifusão, a equação simplifica-se para .
- Considerando apenas a direção z, o fluxo molar de um componente numa dada fronteira pode ser calculado com a integração da equação apresentada no enunciado.
- A segunda lei de Fick é o resultado da simplificação da equação da continuidade mássica, considerando o regime transiente, a velocidade do meio nula, a temperatura e pressçao constantes e a ausência de reação química no meio onde ocorre o fenômeno de transferência de massa por difusão.
Essa afirmação seria verdadeira se no caso estivéssemos avaliando uma contradifusão equimolar, ou seja, o numero de moles que se deslocam de cada componente devem ser iguais para que . Assim, seria simplificado para . Como o enunciado não diz nada a respeito, não podemos considerar a afirmativa verdadeira.
Passo 2
Agora vamos analisar a afirmação II:
Bom, avaliando nossa equação
Manipulando os termos, chegaríamos na expressão:
Daqui, teríamos que achar uma relação estequimétrica entre e , para que pudéssemos enfim passar esse da esquerda pra direita. Assim, teríamos de um lado e do outro. Passando aquele pra esquerda, finalmente poderíamos integrar em relação à um z específico e encontrar o fluxo molar. Logo, a afirmação é verdadeira!
Passo 3
Por fim, vamos analisar a afirmação III:
A segunda Lei de Fick tem essa cara aqui:
Ela vem do balanço de massa diferencial, quando consideramos o fluido incompressível (ou seja, temperatura e pressão constantes, já que falamos de uma mistura de gases), sem reação química e sem escoamento. Logo, a afirmação está correta!
Resposta
Letra D.