Considere um recipiente cilíndrico de 4 L de
(
) a
e 5 atm . Uma tampa circular de borracha com 20 mm de diâmetro e 10 mm de espessura é usada para conter o gás dentro do recipiente. Na interface gás/borracha, a concentração de
é
e a difusividade do
na borracha é
. Determine a taxa de perda de massa de
do recipiente através da espessura da tampa (em g/dia). Resposta:
dia.
Passo 1
O enunciado descreve difusão estacionária de
através de uma tampa de borracha. Temos um recipiente de
,L contendo
a
e
,atm, e na interface gás/borracha a concentração é
,kg/
. A difusividade na borracha é
,
/s. Vamos usar a Lei de Fick para fluxo unidimensional e calcular a perda de massa por dia.
Passo 2
Primeiro convertemos a geometria para unidades do SI. A tampa é circular de diâmetro
,mm e espessura
,mm.
A espessura em metros é
A espessura em metros é
O raio é
logo a área é
Passo 3
Pela Lei de Fick, o fluxo de massa superficial
(kg/
s) em regime estacionário e assumindo concentração nula do outro lado (
) é
Substituindo valores,
Passo 4
A vazão de massa pelo tampão é
Passo 5
Convertendo para gramas por dia: um dia tem
,s, e
,kg
,g,
Resposta
A taxa de perda de massa é aproximadamente
,g/dia.