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.
( 0,08150 e
e
)
( 0,08150 e
Passo 1
Resumo do enunciado: temos dióxido de carbono em um lado da membrana a
atm e no outro a
atm, com temperatura constante de
.
Conteúdo necessário:
– Lei de Henry (solubilidade em membrana):
– Equação de estado dos gases ideais:
– Lei de Fick para fluxo estacionário em membrana:
Conteúdo necessário:
– Lei de Henry (solubilidade em membrana):
– Equação de estado dos gases ideais:
– Lei de Fick para fluxo estacionário em membrana:
Passo 2
Cálculo das concentrações na membrana via Lei de Henry. A solubilidade dada é
e convertendo as pressões para bar (
atm =
bar):
Logo,
Passo 3
Cálculo das concentrações fora da membrana (fase gasosa) pela equação dos gases ideais.
Usamos e
. Em Pa,
Usamos
Então
Passo 4
Expressão para o fluxo estacionário de C
pela lei de Fick numa membrana de espessura
mm:
Para converter em fluxo mássico
em
, multiplica-se por
:
Observação: o coeficiente de difusão
do
na borracha não foi fornecido, portanto não é possível obter numericamente
sem esse dado.
Resposta
a) Concentrações na membrana:
e
.
b) Concentrações na fase gasosa fora da membrana:
e
.
c) Fluxo mássico pela lei de Fick:
mas não é possível calcular o valor numérico sem o coeficiente de difusão
.