Um tanque com gás amônia (
) sob pressão atmosférica (
) e 303 K é equipado com um tubo de escape (de 3 mm de diâmetro e 20 m de comprimento) para evitar o acréscimo de pressão interna no tanque. Determine a massa de amônia que se difunde (em kg/h) se a pressão parcial de gás amônia no ambiente é zero. Considere que o gás de difunde pela seção transversal do tubo e que
ar
. Resposta:
.
Passo 1
O enunciado pede a massa de amônia que difunde por hora através de um tubo de comprimento
m e diâmetro
mm, quando o tanque está a
Pa e
K, e fora
. Vamos modelar como difusão estacionária unidimensional e usar a lei de Fick e a lei dos gases ideais.
Passo 2
Calcular a concentração molar dentro do tanque pela lei dos gases ideais:
Numericamente,
Passo 3
Aplicar a lei de Fick em regime estacionário com gradiente linear de
até zero:
onde
e
m. Assim,
Passo 4
Determinar a seção transversal do tubo e o fluxo molar total:
logo
O fluxo molar é
Passo 5
Converter fluxo molar em massa e passar para kg/h. A massa molar da amônia é
. Então
Convertendo para kg/h: