Quais os mecanismos de transferência de massa e qual a força motriz para eles?
Passo 1
O enunciado quer que a gente identifique os principais mecanismos de transferência de massa e a sua respectiva força motriz. O conteúdo aqui é transporte de massa em processos contínuos, e vamos precisar lembrar da definição de potencial químico e de como a diferença de concentração, pressão ou potencial elétrico gera fluxo de massa.
Passo 2
O primeiro mecanismo é a difusão molecular, que é o movimento de moléculas de uma região para outra devido à agitação térmica. A força motriz desse transporte é o gradiente de potencial químico
, que na prática se aproxima de um gradiente de concentração
. Em meios diluídos, usamos a Lei de Fick:
onde
é o coeficiente de difusão molecular.
Passo 3
Em fluidos turbulentos ocorre a difusão turbulenta (ou dispersão), que é o transporte de massa por flutuações de velocidade em redemoinhos. A força motriz também é o gradiente de concentração local, mas agora transportado por coeficiente de difusão turbulenta
:
Passo 4
O mecanismo de convecção (ou advecção) transporta massa pela movimentação ordenada do fluido (bulk flow). Aqui a força motriz é o gradiente de pressão ou de densidade que gera a velocidade do fluido
. O fluxo convectivo de massa é
Passo 5
Em sistemas iônicos ou eletroquímicos ocorre migração de espécies carregadas sob efeito de um gradiente de potencial elétrico
. A força motriz é esse gradiente elétrico e o fluxo segue a equação de Nernst–Planck, por exemplo:
Passo 6
Outros exemplos incluem
– Osmose, em que a força motriz é o gradiente de pressão osmótica.
– Sedimentação/granulação, em que a força motriz é a gravidade ou diferença de densidade.
– Osmose, em que a força motriz é o gradiente de pressão osmótica.
– Sedimentação/granulação, em que a força motriz é a gravidade ou diferença de densidade.
Resposta
Mecanismos e forças motrizes:
(a) Difusão molecular – força motriz (
)
(b) Difusão turbulenta – força motriz via flutuações
(c) Convecção – força motriz ou diferença de densidade (gera
)
(d) Migração iônica – força motriz
(e) Osmose – força motriz gradiente de pressão osmótica
(f) Sedimentação – força motriz gravidade/densidade
(a) Difusão molecular – força motriz
(b) Difusão turbulenta – força motriz
(c) Convecção – força motriz
(d) Migração iônica – força motriz
(e) Osmose – força motriz gradiente de pressão osmótica
(f) Sedimentação – força motriz gravidade/densidade