Gás nitrogênio puro flui paralelamente à superfície de um tanque aberto de 0,6 \mathrm{~m}^{2}, contendo acetona líquida, sob 290 K , e 8,91 \mathrm{kmol} / \mathrm{m}^{3}. Se o coeficiente convectivo de transferência de massa, h_{m}, da acetona no nitrogênio é 0,0324 \mathrm{~m} / \mathrm{s}, determine a taxa de transferência de massa da acetona para o nitrogênio (em kmol/s). Resposta: 0,1732 \mathrm{kmol} / \mathrm{s}.

Passo 1

O enunciado descreve um escoamento de nitrogênio puro sobre a superfície livre de um tanque de acetona líquida e fornece: temperatura 290\\ \mathrm{K}, área superficial A=0{,}6\\ \mathrm{m}^2, concentração de acetona na interface gasosa C_{A,i}=8{,}91\\ \mathrm{kmol/m}^3 e coeficiente convectivo de massa h_{m}=0{,}0324\\ \mathrm{m/s}. O conteúdo é transferência de massa convectiva (modelo de película), para o qual precisamos da diferença de concentrações entre a interface e o gás de bulk.

Passo 2

Como o nitrogênio que flui é puro, a concentração de acetona na região de bulk do gás é nula, ou seja,
C_{A,\infty}=0\\ \mathrm{kmol/m}^3.

Passo 3

Pelo modelo de película de massa, a taxa molar de transferência de acetona do líquido para o gás é
\dot{n}_A \;=\; h_{m}\,A\,\bigl(C_{A,i}-C_{A,\infty}\bigr).

Passo 4

Substituindo os valores:
\dot{n}_A = 0{,}0324\;\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}\times0{,}6\;\mathrm{m}^2\times\bigl(8{,}91-0\bigr)\;\frac{\mathrm{kmol}}{\mathrm{m}^3} =0{,}1732\;\mathrm{kmol/s}.

Resposta

0{,}1732\\ \mathrm{kmol/s}

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