Quais são os fatores que influenciam a difusão? Cite a equação que define o coeficiente de difusão e interprete-a.
Passo 1
O enunciado pede para identificarmos os principais fatores que afetam o transporte difusivo de uma espécie em meio fluido e, em seguida, apresentar a expressão que define o coeficiente de difusão
e discutir o que ela nos diz sobre esses fatores.
Passo 2
A difusão molecular nos fluidos é governada pela movimentação aleatória das partículas e é influenciada por:
– a temperatura do sistema, pois aumenta a energia cinética molecular;
– a viscosidade do fluido , que gera atrito e retarda o movimento;
– o tamanho (raio efetivo) da partícula , que aumenta a resistência hidrodinâmica;
– a massa molecular (ou densidade) da espécie difusora;
–, no caso de gases, a pressão e o comprimento médio de livre percurso;
– o gradiente de concentração , que é o “motor” que dirige o fluxo difusivo.
– a temperatura do sistema, pois aumenta a energia cinética molecular;
– a viscosidade do fluido
– o tamanho (raio efetivo) da partícula
– a massa molecular (ou densidade) da espécie difusora;
–, no caso de gases, a pressão e o comprimento médio de livre percurso;
– o gradiente de concentração
Passo 3
Para meios líquidos (e sólidos porosos) o coeficiente de difusão pode ser estimado pela relação de Stokes–Einstein:
onde
é a constante de Boltzmann,
é a temperatura absoluta,
é a viscosidade dinâmica do meio,
é o raio efetivo da partícula difundente.
Passo 4
Interpretação da fórmula de Stokes–Einstein:
– cresce linearmente com a temperatura
, pois moléculas mais quentes se movem mais rápido.
– decresce quando
aumenta, já que um meio mais viscoso oferece maior resistência.
– decresce com o aumento de
, pois partículas maiores sofrem mais arrasto.
–
–
–
Em termos de Fick, a lei que relaciona fluxo e coeficiente é
mostrando que, para um dado gradiente de concentração, quanto maior for
, maior será o fluxo difusivo.
Resposta
Os fatores que influenciam a difusão são a temperatura
, a viscosidade do meio
, o tamanho ou raio da partícula
, a massa molecular (ou densidade), e — em gases — a pressão e o comprimento de livre percurso, além do próprio gradiente de concentração.
O coeficiente de difusão em líquidos é dado por
O coeficiente de difusão em líquidos é dado por
o que mostra que
aumenta com
e diminui com a viscosidade
e com o raio
.