Um engenheiro agrícola está estudando a difusão de amônia
a
em diferentes meios típicos de um ambiente agrícola:
Ar dos poros do solo (gás)
Solo úmido (meio líquido)
Polietileno usado em coberturas de estufas (sólido)
A concentração de amônia varia ao longo do espaço com um gradiente de:
Sabendo que a fração molar da amônia é muito baixa (
), calcule os seguintes itens para cada meio:
a) O fluxo molar da amônia, JA, usando a Lei de Fick.
b) O fluxo mássico, jA, considerando a massa molar da amônia MA=17 kg/kmol.
c) O número de Lewis, Le=a/DAB, e discuta seu significado físico.
d) Por que a
se difunde mais rapidamente no ar do que no solo úmido ou no polietileno?
e) A soma das frações mássicas é 1 ? Por que? O que representa fisicamente?
Ar dos poros do solo (gás)
Solo úmido (meio líquido)
Polietileno usado em coberturas de estufas (sólido)
A concentração de amônia varia ao longo do espaço com um gradiente de:
a) O fluxo molar da amônia, JA, usando a Lei de Fick.
b) O fluxo mássico, jA, considerando a massa molar da amônia MA=17 kg/kmol.
c) O número de Lewis, Le=a/DAB, e discuta seu significado físico.
d) Por que a
e) A soma das frações mássicas é 1 ? Por que? O que representa fisicamente?
Passo 1
O enunciado trata da difusão de amônia (
) a
em três meios (ar, água no solo e polietileno). Pede:
- (a) o fluxo molar
segundo a Lei de Fick, isto é com . - (b) o fluxo mássico
usando . - (c) o número de Lewis
(relação entre difusividade térmica e difusividade de massa ). - (d) explicar por que
é maior no ar do que na água ou no polietileno. - (e) discutir por que a soma das frações mássicas vale 1 e seu significado físico.
Conteúdos necessários: coeficientes de difusão
em cada meio e difusividades térmicas
para calcular
.
Passo 2
Para determinar numericamente
no meio
precisamos do valor de
a
. Analogamente, para
precisamos da difusividade térmica
. Esses parâmetros não foram fornecidos no enunciado nem em tabelas adjacentes.
Passo 3
Sem os valores de
e
em cada meio não é possível obter os fluxos nem o número de Lewis de forma numérica. Podemos, no máximo, escrever as fórmulas gerais em função dessas grandezas:
Passo 4
Quanto aos itens qualitativos, mesmo sem valores numéricos podemos dizer:
- (d) Em gases a mobilidade molecular é muito maior, logo
. - (e) Num gás ou mistura qualquer, a soma das frações mássicas
porque todas as massas parciais somam a massa total; fisicamente, isso expressa conservação de massa e completa caracterização da composição da mistura.
Resposta
Não é possível calcular numericamente os itens (a), (b) e (c) porque faltam os valores de
e de
para cada meio. Os itens (d) e (e) podem ser respondidos qualitativamente conforme descrito acima.