Obtenha a taxa de captura de
do ar por um tubo de ensaio fino parcialmente preenchido por uma solução líquida básica.
é absorvido instantaneamente ao atingir a superfície do líquido. No ar, a fração molar de
é de
. Considere o ar insolúvel na solução. Sistematize o Problema
Passo 1
O enunciado pede a taxa de captura de
de uma coluna de ar imóvel em contato com uma solução básica que o consome instantaneamente na interface. O conteúdo aqui é transferência de massa gasosa em regime estacionário na fase gás, com reação infinitamente rápida na superfície (concentração de
na interface igual a zero). Para resolver precisamos:
– Escolher um eixo perpendicular à interface, do topo do tubo
até a superfície do líquido
.
– Usar balanço de massa em regime estacionário e a lei de Fick para difusão unidimensional na fase gás.
– Impor condições de contorno: fração molar em
e
em
.
– Escolher um eixo
– Usar balanço de massa em regime estacionário e a lei de Fick para difusão unidimensional na fase gás.
– Impor condições de contorno: fração molar
Passo 2
Definimos
a concentração molar de
no ar em função de
. Em regime estacionário e sem fluxo convectivo, o balanço diferencial de massa de A dá
onde
é o coeficiente de difusão de
em ar.
Passo 3
Integrando uma vez obtemos o fluxo molar constante
Integrando de
a
e usando
,
, obtemos
Passo 4
Para incluir a área de contato
do tubo de ensaio, a taxa total de captura (mol/s) é
Se preferirmos usar um coeficiente global de transferência de massa do gás
, definimos
Resposta
A expressão geral para a taxa de captura de
é