Explique o significado dos termos:
transferência de massa

Passo 1

O enunciado pede para explicar o significado de transferência de massa. O conteúdo envolve fenômenos de transporte, em especial como uma espécie química se desloca de uma região a outra. Para resolver isso, vamos:
  1. Definir o conceito geral.
  2. Identificar os mecanismos básicos de transporte.
  3. Mostrar como se quantifica o transporte por meio de fluxos e leis de difusão.
  4. Dar um exemplo prático da aplicação.

Passo 2

Transferência de massa é o processo de deslocamento de uma ou mais espécies químicas dentro de um sistema ou entre sistemas distintos, motivado por gradientes (concentração, pressão parcial ou potencial químico). Em palavras simples, sempre que moléculas passam de uma região em que estão mais concentradas para uma região em que estão menos concentradas, dizemos que ocorreu transferência de massa.

Passo 3

Os dois mecanismos principais de transporte de massa são:
  1. Difusão molecular – movimento aleatório de moléculas devido a diferenças de concentração.
  2. Convecção (ou advecção) – arraste de massa pelo movimento do fluido como um todo.
No regime de difusão molecular pura, o fluxo de massa por unidade de área \mathbf{J} é dado pela primeira lei de Fick:
\mathbf{J} = -D\,\nabla c
onde D é o coeficiente de difusão e c é a concentração da espécie.

Passo 4

Na prática, quase sempre existe combinação de difusão e convecção. Para sistemas em escoamento, define-se o fluxo total como soma dos efeitos difusivo e convectivo:
\mathbf{J}_\text{total} = -D\,\nabla c + c\,\mathbf{v}
onde \mathbf{v}$ é a velocidade do fluido. A transferência de massa é quantificada pelo fluxo, que tem unidades de massa por área por tempo (por ex. \mathrm{kg}/(\mathrm{m}^2\cdot\mathrm{s})).

Passo 5

Um exemplo clássico é a absorção de gases em um líquido: o gás na fase vapor difunde até a interface, é arrastado pela circulação do líquido e se dissolve. O desempenho desse processo é descrito pela transferência de massa e dependente do coeficiente de difusão, da geometria do equipamento e da velocidade do fluido.

Resposta

Transferência de massa é o conjunto de processos físicos pelos quais espécies químicas se movem de uma região a outra, impulsionadas por gradientes de concentração (difusão) e/ou transportadas pelo movimento global do fluido (convecção), sendo quantificadas por fluxos de massa que obedecem, entre outras, à lei de Fick.

Exercícios relacionados