Em dois planos afastados por 3 mm, a concentração de CO2 é de 15 % de carbo. A difusividade do CO2 no ar a 298 K e 202,6 kPa é de 8,2 * 10-6 m^2 / s. Calcule a concentração de CO2 em volume e 298 K e 202,6 kPa, assumindo:
a. Difusão contracorrente equimolar.
b. Difusão do CO2 através de uma camada de ar estagnada.

Passo 1

O enunciado trata de difusão de CO2 entre dois planos paralelos separados por L = 3 mm, com fração molar de CO2 em um lado igual a yA1=0,15 e no outro lado yA2=0. A temperatura é T=298 K, a pressão total é p=202,6 kPa e a difusividade binária é DAB=8,2times10^-6 m^2/s. Vamos calcular o fluxo molar de CO2, NA, para:
a) difusão contracorrente equimolar ( NA+NB=0),
b) difusão de CO2 através de uma camada de ar estagnada ( NB=0).

Passo 2

Calcular a concentração molar total CT do gás ideal a T e p:
CT = pR,T
Substituindo p=202,6times10^3 Pa, R=8,314 J/(molcdot K) e T=298 K:
CT = 2026008,314times298approx81,8 mol/m^3

Passo 3

Para difusão contracorrente equimolar ( NA+NB=0) vale
NA ;=;-DAB,CT;yA2-yA1L
Como yA2=0 e yA1=0,15:
NA = DAB,CT,0,15L =8,2times10^-6times81,8times0,150,003 approx3,35times10^-2 mol/(m^2,s)

Passo 4

Para difusão através de ar estagnado ( NB=0) usa-se a equação integrada
NA = DAB,CTL,ln!gl(1-yA21-yA1gr)
Com yA2=0 e yA1=0,15:
NA = 8,2times10^-6times81,80,003 ln!l(11-0,15r) approx3,64times10^-2 mol/(m^2,s)

Resposta

a) NA approx 3,35times10^-2 mol/(m^2,s)
b) NA approx 3,64times10^-2 mol/(m^2,s)

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