Um tubo de 1 cm de diâmetro interno e 20 cm de comprimento é preenchido com
e
sob pressão total de 2 atm e
. O coefíciente de difusão do sistema
, sob essas condições, é de
. Se a pressão parcial de
for de
em uma extremidade do tubo e de
na outra, encontre a taxa de difusão do
no
para difusão equimolar. Resposta:
Passo 1
O enunciado dá um tubo de comprimento
e diâmetro interno
, contendo uma mistura de
e
à pressão total
e temperatura
. O coeficiente de difusão é
. A pressão parcial de
em uma extremidade é
e na outra
. Queremos a taxa molar de difusão de
sob difusão equimolar.
Para isso vamos usar a Lei de Fick para difusão equimolar em regime estacionário e pressão constante:
Para isso vamos usar a Lei de Fick para difusão equimolar em regime estacionário e pressão constante:
e depois converter o fluxo molar
em taxa molar multiplicando pela área do tubo. Como é difusão equimolar,
.
Passo 2
Calculamos as frações molares de
em cada extremidade sabendo que
:
Logo,
Passo 3
Determinar a concentração total
pela equação dos gases ideais em unidades de mol/cm
:
Usando
,
e
,
Convertendo para
:
Passo 4
Calculamos o fluxo molar de
usando Fick:
Logo,
Passo 5
Transformamos o fluxo em taxa molar multiplicando pela área de seção transversal do tubo,
:
Portanto a taxa molar de
é
Passo 6
Em difusão equimolar temos
. Convertemos para
: