EXEMPLO: Difusão gasosa de oxigênio
- nitrogênio
Numa mistura gasosa de oxigênio-nitrogênio a 1 atm e
contida entre dois planos separados pela distância
, as concentrações de oxigênio nos dois planos são 10 e 20% (por volume). Calcule o fluxo de oxigênio para as seguintes situações:
contradifusão equimolar dos dois gases.
contradifusão equimolar dos dois gases.
Passo 1
O problema trata de uma mistura binária de oxigênio (
) e nitrogênio (
) a
e
confinada entre dois planos paralelos separados por
. Nas superfícies em
e
as frações molares de
são
e
, respectivamente. Queremos calcular o fluxo molar de oxigênio
no regime de contradifusão equimolar (
). Para isso usaremos a expressão de difusão em mistura binária sob contradifusão equimolar:
Passo 2
Calculamos a concentração total
(assumindo gás ideal):
onde
,
e
. Logo,
Passo 3
Estimamos o gradiente de fração molar
:
Passo 4
Para simplificar usamos a fração molar média de
:
Passo 5
Para o par
a
e
adota-se
. Substituindo na expressão de fluxo:
O sinal negativo indica que o fluxo de
vai de
para
.