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 difussão binária de
no plástico, na temperatura de operação, é 5.3
. Determine a taxa mássica de difusão de
através da superfície da membrana em regime permanente para uma espessura de 2 mm.
Properties The binary diffusion coefficient of hydrogen in the plastic membrane at the operation temperature is given to be
. The molar mass of hydrogen is
(Table A-1).
Passo 1
O enunciado pede a taxa mássica de difusão de
através de uma membrana plana em regime permanente. Temos:
– Concentração interna e externa
.
– Coeficiente de difusão binária .
– Espessura da membrana .
– Massa molar do :
.
Conteúdo necessário: Lei de Fick para difusão unidimensional em estado estacionário.
– Concentração interna
– Coeficiente de difusão binária
– Espessura da membrana
– Massa molar do
Conteúdo necessário: Lei de Fick para difusão unidimensional em estado estacionário.
Passo 2
Em regime permanente e sem reação, a Lei de Fick diz
Como o perfil de concentração é aproximadamente linear, substituímos
por
, invertendo o sinal para que
fique positivo quando
.
Passo 3
Calcular o fluxo molar
:
Passo 4
Converter o fluxo molar
em fluxo mássico
multiplicando pela massa molar
:
Resposta
A taxa mássica de difusão de
é aproximadamente