Questão 4)

Estime o valor do coeficiente de difusão do vapor de água a 25^circ C e 1 atm em uma mistura gasosa contendo 3 % de vapor d’água, 78 % de nitrogênio e o resto de oxigênio.

Passo 1

O enunciado pede para estimar o coeficiente de difusão do vapor d’água a 25^circC e 1 atm numa mistura gasosa que tem 3% (em fração molar xH2O=0,03) de vapor d’água, xN2=0,78 de nitrogênio e o resto ( xO2=0,19) de oxigênio. O conteúdo é difusão molecular em gases multicomponentes. Vamos:
1) usar a correlação de Fuller-Schettler-Giddings para obter DH2O!-!N2 e DH2O!-!O2 a 298,K e 1 atm;
2) combinar esses valores numa mistura ternária pela relação
1DH2O,mix =sumjne H2O xjDH2O!-!j

Passo 2

A correlação de Fuller-Schettler-Giddings é
DA!-!B =0,001, T^1,75,raiz1MA+1MB P,[,(VA)^1/3+(VB)^1/3,]^2,
onde
bul<=t T está em kelvin, P em atm,
bul<=t Mi em g/mol,
bul<=t Vi volumes molares de difusividade em cm ^3/mol.

Passo 3

Dados para H2O e N2:
,T=298,K, P=1,atm,
MH2O=18, MN2=28,
VH2O=12,7, VN2=18,5.
Calculamos
T^1,75=298^1,75approx2,1times10^4, raiztfrac118+tfrac128approx0,302,
(VH2O)^1/3+(VN2)^1/3 approx2,33+2,65=4,98, [4,98]^2=24,8
Logo
DH2O!-!N2 =0,001,2,1!times!10^4cdot0,3021cdot24,8 approx0,255 cm^2/s =2,55times10^-5 m^2/s

Passo 4

Dados para e :
, .

Passo 5

Para mistura ternária usamos
1DH2O,mix =xN2DH2O!-!N2 +xO2DH2O!-!O2,
com xN2=0,78, xO2=0,19.
1DH2O,mix =0,782,55times10^-5 +0,192,6times10^-5 approx3,06times10^4+7,31times10^3 =3,79times10^4 (m^-2s),
DH2O,mix approx13,79times10^4 approx2,64times10^-5 m^2/s

Resposta

O coeficiente de difusão estimado é
DH2O,mixapprox2,6times10^-5 m^2!/s

Exercícios relacionados