Considere uma membrana de borracha separando dióxido de carbono que é mantido em um lado a 2 atm e no lado oposto a 1 atm . Considerando que a temperatura é constante a
, determine: a) a concentração molar do dióxido de carbono na membrana de borracha em ambos os lados; b) as concentrações molares do dióxido de carbono fora da membrana de borracha em ambos os lados; c) o fluxo mássico de dióxido de carbono que difunde através da membrana de borracha, supondo que essa membrana tem espessura de 2 mm . Dados: A massa molar do
é
. A solubilidade do
na borracha a
é
bar.
Passo 1
O enunciado trata da difusão de dióxido de carbono através de uma membrana de borracha em regime estacionário, à temperatura constante de
.
Conteúdos usados:
– Lei de Henry para a concentração dissolvida na membrana: .
– Equação de estado dos gases ideais para a concentração na fase gasosa: .
– Lei de Fick para o fluxo difusivo em regime estacionário: , e conversão para fluxo mássico
.
Conteúdos usados:
– Lei de Henry para a concentração dissolvida na membrana:
– Equação de estado dos gases ideais para a concentração na fase gasosa:
– Lei de Fick para o fluxo difusivo em regime estacionário:
Passo 2
Cálculo da concentração molar dissolvida na borracha em cada face usando a lei de Henry
onde
e as pressões devem estar em bar.
Converter :
Converter
Logo,
Passo 3
Cálculo da concentração molar de CO
na fase gasosa externa em cada lado usando a equação dos gases ideais
com
e
.
Passo 4
Expressão do fluxo mássico através da membrana em regime estacionário
– Molar flux pela Lei de Fick unidimensional:
– Molar flux
onde
.
– Fluxo mássico
– Fluxo mássico
Substituindo
,
onde
é o coeficiente de difusão do CO
na borracha (não fornecido).
Resposta
a)
b)
c)
ou seja,
.
(Para obter valor numérico é preciso conhecer .)
(Para obter valor numérico é preciso conhecer