3. (Valor da questão: \mathbf{5} pontos)

No transporte simultâneo de calor e massa, a diferença de concentração entre as fases tem um impacto significativo na taxa de transferência de calor e massa. A transferência de calor ocorre devido à diferença de temperatura entre as fases, enquanto a transferência de massa ocorre devido à diferença de concentração. No entanto, a
diferença de concentração desempenha um papel mais influente na taxa global de transferência de calor e massa. Isso ocorre porque:
a) a diferença de concentração influencia a taxa de transferência de massa, afetando diretamente a taxa de transferência de calor;
b) a diferença de temperatura influencia a taxa de transferência de massa, afetando indiretamente a taxa de transferência de massa;
c) a viscosidade do fluido e a condutividade térmica do material não influenciam o transporte simultâneo de calor e massa;
d) a diferença de concentração é o fator menos significativo nesse contexto;
e) N.D.A.

Passo 1

O enunciado trata do transporte simultâneo de calor e massa e pergunta por que a diferença de concentração entre as fases é o fator mais influente na taxa global de transferência. Vamos usar os conceitos de transferência de calor (fluxo de calor proporcional a \Delta T) e de massa (fluxo de massa proporcional a \Delta C), além de entender como eles se acoplam numa interface onde ocorre, por exemplo, evaporação ou absorção.

Passo 2

Em transporte simultâneo, a transferência de massa gera ou consome energia latente na interface. Esquematicamente:
q = h\,\Delta T
para calor convectivo, e
J = k_c\,\Delta C
para massa convectiva. Mas, quando há mudança de fase ou transporte de espécie, o fluxo de massa J acarreta um fluxo de calor latente
q_\text{latente} = J \, L
onde L é o calor latente. Assim, uma mesma variação em \Delta C pode provocar mudanças diretas em q_\text{latente}, enquanto variações em \Delta T só afetam q convectivo e têm impacto indireto sobre J.

Passo 3

Analisando as alternativas:
a) Afirma que \Delta C influencia diretamente a taxa de transferência de massa e, via calor latente, afeta a transferência de calor: corresponde exatamente ao acoplamento descrito.
b) Inverter essa lógica não faz sentido físico: é a massa que conduz calor latente, não o contrário.
c) Viscosidade e condutividade térmica influenciam sim os coeficientes h e k_c, logo a afirmação é falsa.
d) Contradiz o enunciado que diz que \Delta C é o mais significativo.
e) “Nenhuma das anteriores” só seria válida se todas estivessem erradas, o que não é o caso.

Resposta

a) a diferença de concentração influencia a taxa de transferência de massa, afetando diretamente a taxa de transferência de calor.

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