Considere o sistema de dois balðes (volume de 100 cm 3 cada) unidos por um capilar de 10 cm ilustrado abaixo. Inicialmente, um dos balðes contém hidrogénio
e o outro argánio
e o capilar está fechado. O sistema é isobárico (
atm ) e isotérmico (
), e o coeficiente de difusão de argônio em hidrogénio é igual a
. Calcule os fluxos molares e os fluxos mássicos de A e B no instante em que o capilar é aberto. Calcule também a velocidade média mássica, vz, e a velocidade média molar, v*z, da mistura. Dados:
).
Passo 1
O enunciado descreve difusão binária unidimensional num capilar de comprimento
m que liga dois volumes onde, inicialmente, há puro hidrogénio
num lado e puro argão
no outro. O sistema está a
atm e
K. Para o instante inicial, aplicamos a Lei de Fick:
com
/s.
Passo 2
Calcular a concentração molar comum em cada balão:
No instante inicial:
Passo 3
Aplicando Fick para
:
Passo 4
Pela simetria de contra‐difusão (sem volume migrado):
Passo 5
Fluxos mássicos
, com
kg/mol e
kg/mol:
Passo 6
Velocidade molar média (referencial molar):
Velocidade mássica média (referencial de massa) em função de
:
Por exemplo, em
, tem-se
e
Resposta
em