Uma empresa de construção está instalando uma tubulação de ferro (um tubo cilíndrico longo) com área superficial de
. Para impedir a corrosão, a tubulação foi galvanizada. Este processo é realizado passando primeiro uma folha de ferro com as dimensões apropriadas por uma célula eletrolítica contendo
, usando grafite como anodo e a folha de ferro como catodo. Se a voltagem for de
, qual é o custo de eletricidade necessária para depositar uma camada com
de espessura se a eficiência do processo for de
? As tarifas de eletricidade são de
0,62
1 \mathrm{~W}=1 \mathrm{~J} / \mathrm{s}
\mathrm{Zn}=7,14 \mathrm{~g} / \mathrm{cm}^{3}, 1 \mathrm{~mol} \mathrm{e}^{-}=96500 \mathrm{C}, 1 \mathrm{~J}=1 \mathrm{C} .1 \mathrm{~V}, \mathrm{E}=\mathrm{qV}
Passo 1
Resumindo o enunciado, temos uma tubulação com área superficial
que será revestida por uma camada de zinco de espessura
. O processo de galvanização usa uma voltagem
com eficiência de
. Queremos calcular o custo de eletricidade sabendo que a tarifa é de R$
por kWh e que a densidade do zinco é
. Usaremos a relação
, a constante de Faraday
e a conversão
.
Passo 2
Calcular o volume e a massa de zinco depositado.
Como
,
Passo 3
Determinar a carga elétrica necessária.
Moles de zinco depositado:
Moles de zinco depositado:
Na reação
são consumidos
mol de elétrons por mol de Zn, ou seja
Carga teórica:
Considerando eficiência de
:
Passo 4
Calcular a energia elétrica consumida.
Em kWh:
Passo 5
Calcular o custo da eletricidade: