Deseja-se testar um filme de poletileno de
de espessura para embalar um produto farmacêutico a
. Se a pressão parcial de
no exterior é de 0,21 atm e no interior
, calcule o fluxo difusivo de
em regime permanente. Admitir que a principal resistência a difusão seja devido ao filme polimérico. Permeabilidade do
de polietileno (
). (Resp.:
)
8) Hidrogênio gasoso a 10 bar e
está estocado num tanque esférico de 100 mm de diâmetro e espessura 2 mm . A concentração molar de hidrogênio no aço é
na superfície interna e é desprezível na superfície externa. O coeficiente de difusão do hidrogênio no aço é aproximadamente
. Qual a taxa inicial de perda de hidrogênio por difusão através da parede do tanque? Qual a taxa inicial de queda de pressão dentro do tanque? (Resp.: (a)
.s ou
; (b)
bar/s)
8) Hidrogênio gasoso a 10 bar e
Passo 1
Resumindo o problema 1: temos um filme de polietileno de espessura
à
. A pressão parcial de
é
do lado de fora e
por dentro. O enunciado nos dá a permeabilidade do
no polietileno
e pede o fluxo molar em regime permanente,
em
.
Passo 2
Em regime estacionário, o fluxo volumétrico de gás (em
de STP por
) é
onde
.
Passo 3
Convertemos tudo para centímetros e depois para SI:
– .
– .
Logo
–
–
Logo
Passo 4
Para passar de volume de STP para mol, usamos
. Assim
Passo 5
Resumindo o problema 2: hidrogênio a
e
num tanque esférico de diâmetro interno
(logo raio
) e espessura
. A concentração molar de H
no aço é
na superfície interna e praticamente
na externa. O coeficiente de difusão é
. Pedem (a) a taxa inicial de perda de H
por difusão e (b) a taxa inicial de queda de pressão interna.
Passo 6
Assumindo que, no instante inicial, a diferença de concentração se dá em regime estacionário unidimensional sobre a espessura
, o fluxo molar por área é
Passo 7
A perda total de mols por segundo é esse fluxo vezes a área interna do tanque,
:
Passo 8
Para achar a queda de pressão, usamos a equação de estado dos gases num volume constante:
Aqui
,
e
.
Resposta
Problema 1:
.
Problema 2:
(a) .
(b) .
(a)
(b)