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:
a) nitrogênio estacionário;
b) contradifusão equimolar dos dois gases.
a) nitrogênio estacionário;
b) contradifusão equimolar dos dois gases.
Passo 1
O enunciado trata da difusão de oxigênio
em nitrogênio
a
atm e
C entre dois planos separados por
mm, com frações molares de oxigênio
e
. O conteúdo é difusão binária de gases, aplicaremos a lei de Fick e a correção para fluxo de contracorrente quando o segundo componente está estacionário.
Passo 2
Primeiro calculamos a concentração total do gás a
atm e
C:
Para o coeficiente de difusão binária tomamos
, valor típico para
–
a 1 atm.
Passo 3
Situação (a): nitrogênio estacionário, isto é
. A lei de Fick corrigida para fluxo molar de
é
com
. Logo
Integramos de
(
) até
(
):
Substituindo
,
,
:
Passo 4
Situação (b): contradifusão equimolar, ou seja
e fluxo total
. A lei de Fick simplifica-se a
Com gradiente linear
, temos
O sinal negativo indica que o fluxo de
vai de
para
; o módulo é
.
Resposta
(a)
(b)
(b)