Determine o coeficiente de difusão binário para (a) dióxido de carbono em nitrogênio, (b) dióxido de carbono em oxigênio e © dióxido de carbono em hidrogênio a 320 K e 2 atm .
Considere os seguintes coeficientes:
Considere os seguintes coeficientes:
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at
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at
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at
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Passo 1
Beleza, o exercício pede pra gente calcular o coeficiente de difusão binário
de CO₂ em N₂, O₂ e H₂ a 320 K e 2 atm, sabendo os valores de referência (
) em outras condições. O conteúdo é difusão em gases e a dependência aproximada
Logo, a gente vai usar a fórmula de escalonamento
[
D_{AB,2}
D_{AB,1},\Bigl(\frac{T_2}{T_1}\Bigr)^{3/2},\Bigl(\frac{P_1}{P_2}\Bigr).
]
]
Passo 2
Explicando a teoria: na teoria cinética dos gases (Chapman–Enskog), o coeficiente de difusão entre dois gases varia como
dividido pela pressão
, se a integral de colisão for considerada constante. Isso significa que, quando a temperatura sobe,
cresce rapidinho (na razão
), e quando a pressão sobe,
cai linearmente.
Passo 3
Agora a gente aplica a fórmula geral para cada par:
[
D_{2}
D_{1},
\Bigl(\frac{T_2}{T_1}\Bigr)^{3/2},
\Bigl(\frac{P_1}{P_2}\Bigr).
]
\Bigl(\frac{T_2}{T_1}\Bigr)^{3/2},
\Bigl(\frac{P_1}{P_2}\Bigr).
]
Aqui
atm e
atm.
Passo 4
(a) CO₂ em N₂:
,
K,
K.
Então
Passo 5
(b) CO₂ em O₂:
,
K,
K.
Passo 6
© CO₂ em H₂:
, mesma variação de
(273→320 K).
Resposta
(a)
(b)
©
(b)
©