Uma membrana separa hidrogênio a partir do ar. A concentração molar de
nas superfícies interna e externa da membrana são 0,065 e
, respectivamente. O coeficiente de difusão binária de
no plástico, na temperatura de operação é
. Determine a taxa mássica de difusão de
através da superfície da membrana em regime permanente para uma espessura de
(b) 5 mm
(b) 5 mm
Passo 1
O enunciado pede a taxa de difusão de
em regime permanente através de uma membrana plana de espessura
. Vamos usar a Lei de Fick (primeira lei) para difusão em plano:
onde
é o fluxo molar (mol / (
·s)),
é o coeficiente de difusão binária e
é o gradiente de concentração linear.
Passo 2
Assumindo gradiente linear entre as concentrações nas superfícies,
e
Logo o fluxo molar é
Passo 3
Vamos calcular numericamente:
Passo 4
Para obter a taxa mássica de difusão por unidade de área, multiplica-se o fluxo molar pela massa molar do
:
Resposta
A taxa mássica de difusão de
através da membrana (por metro quadrado) é