b) Interprete fisicamente o coeficiente de difusão em diluição infinita e as variáveis que o influenciam, de acordo com a equação anterior.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão pede para interpretar fisicamente o coeficiente de difusão em diluição infinita e entender quais variáveis o influenciam, com base na equação anterior. Estamos lidando com o tema de difusão e transporte de massa. Para resolver, vamos precisar saber o que é o coeficiente de difusão e quais fatores afetam ele.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é o coeficiente de difusão. Ele é uma medida de quão rápido uma substância se espalha através de outra. Imagine colocar um pouco de tinta na água e ver como ela se mistura; o coeficiente de difusão determina a velocidade desse processo.

Passo 3

Agora, o que significa diluição infinita? É uma condição onde a concentração da substância que está se difundindo é tão baixa que sua presença não altera as propriedades do meio no qual está se espalhando. Basicamente, a substância está se movendo em um “mar” do meio, sem interferir nele.

Passo 4

Vamos falar das variáveis que influenciam o coeficiente de difusão:
  1. Temperatura ( T): Com o aumento da temperatura, as moléculas ganham mais energia cinética, aumentando a velocidade de difusão.
  2. Viscosidade do meio ( eta): Meios mais viscosos dificultam o movimento das moléculas, diminuindo a difusão.
  3. Tamanho das moléculas: Moléculas menores tendem a se difundir mais rapidamente do que moléculas maiores.
  4. Força das interações intermoleculares: Quanto maior a atração entre as moléculas do meio e da substância que está se difundindo, menor será a difusão.

Passo 5

Na equação da difusão, que provavelmente vimos antes, o coeficiente de difusão ( D) aparece ligado a essas variáveis. Uma forma comum dessa equação é a Lei de Fick:
J = -D dCdx
Onde:
  • J é o fluxo de difusão,
  • D é o coeficiente de difusão,
  • dCdx é o gradiente de concentração.
Essa equação mostra que o fluxo de difusão depende diretamente do coeficiente de difusão e do gradiente de concentração.

Resposta

Então, resumindo, o coeficiente de difusão em diluição infinita quantifica a rapidez com que uma molécula se espalha em um meio sem alterar suas propriedades. Esse coeficiente é influenciado principalmente pela temperatura, viscosidade do meio, tamanho das moléculas e pelas interações entre as moléculas. Quanto maior a temperatura e menor a viscosidade e o tamanho das moléculas, maior será o coeficiente de difusão, indicando uma difusão mais rápida.

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