Calcule o tempo necessário para que uma porção
de dióxido de carbono se difunda através de uma camada estagnada de ar se a área perpendicular à direção do fluxo de massa for igual a
e a espessura do filme estagnado for de 2 in, sendo a concentração molar na superfície do dióxido de carbono
. A pressão é 1 atm e a temperatura
.
Dióxido de Carbono
3,996
190
44
Ar
3,617
97
29
(Resp.:
)
|
|
|
|
Dióxido de Carbono | 3,996 | 190 | 44 |
Ar | 3,617 | 97 | 29 |
Passo 1
O enunciado pede o tempo necessário para difundir uma massa de
lb de C
através de um filme estagnado de ar de área
f
e espessura
in. O conteúdo principal é difusão molecular em gases estacionários: vamos usar a lei de Fick de primeira lei para fluxo estacionário e estimar o coeficiente de difusão binária
pelo modelo de Chapman–Enskog.
Passo 2
Convertemos a massa de C
em número de mols em lb-mol. A massa molar de C
é
g/mol.
1 lb g, logo
1 lb
e em lb-mol (1 lb-mol
mol)
Passo 3
Calculamos os parâmetros mistura para Chapman–Enskog.
• Diâmetros de colisão (Å):
• Diâmetros de colisão (Å):
• Energia característica (K):
• Temperatura absoluta:
• Temperatura reduzida
Do correlato de Hirschfelder et al., para
tem-se
.
Passo 4
Aplicamos a fórmula de Chapman–Enskog para
em f
/s:
Substituindo
°R,
atm,
,
(g/mol),
,
, obtemos
Passo 5
Com
calculemos o fluxo molar estacionário pela lei de Fick:
Assumindo
e
lb-mol/f
,
in=
ft,
Para a área
f
o fluxo total é
Passo 6
Finalmente o tempo necessário para difundir
lb-mol é
Resposta
O tempo necessário é aproximadamente
min.