Lista de Exercícios Resolvidos de Difusão sem Reação Química

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Dióxido de carbono difunde em uma película estagnada de ar seco de 1   c m de profundidade a 1   a t m e 25 ° C . Essa película está num capilar, o qual contém ácido sulfúrico. O C O 2 é absorvido instantaneamente ao atingir o líquido. A concentração do C O 2 na boca do capilar é 1 % em mols. Calcule a concentração média e o fluxo global molar do C O 2 absorvido na interface gás/líquido.

Dado: D A B = 0,159   c m 2 / s

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Em um tubo de 0,10   m de comprimento há difusão de amônia gasosa (A) em nitrogênio ( N 2 ) gasoso (B) a 1,0132 ⋅ 10 5   P a de pressão a 298   K ( 25 ° C ). No ponto 1 a pressão é de 1,013 ⋅ 10 4   P a e no ponto 2 a pressão é de 0,507 ⋅ 10 4   P a , e a difusividade D A B é 0,230 ⋅ 10 - 4   m 2 / s .

Dado: R = 8314,3   m 3 / k m o l ⋅ K

  1. Calcule o fluxo específico J A em estado estacionário;
  2. Calcule o fluxo específico J B em estado estacionário.

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Hidrogênio a uma pressão de 2 atm escoa no interior de um tubo com 40 mm de diâmetro e espessura de parede de 0,5 mm. A superfície externa está exposta a uma corrente de gás na qual a pressão parcial do hidrogênio é de 0,1 atm. A difusividade mássica e a solubilidade do hidrogênio no material do tubo são 1,8 ⋅ 10 - 11   m 2 / s e 160   k m o l / m 3 ⋅ a t m , respectivamente. Quando o sistema encontra-se a 500 K, qual é a taxa de transferência de hidrogênio através da parede do tubo por unidade de comprimento (kg/(s · m))?

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Considere a interface entre o ar atmosférico e um corpo de água, ambos a 17°C.

  1. Quais são as frações molar e mássica da água no lado do ar da interface? E no lado da água da interface?
  2. Quais são as frações molar e mássica do oxigênio no lado do ar da interface? E no lado da água da interface? O ar atmosférico pode ser considerado contendo 20,5% de oxigênio em volume.

Dados: p O 2 ,   a r = 0,208 e H = 37600

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A pressão em uma tubulação que transporta gás hélio a uma taxa de 2   k g / s é mantida a 1   a t m pela ventilação de hélio para a atmosfera através de um tubo de 5   m m de diâmetro interno, que se estende 15   m no ar, como mostrado na Figura. Supondo que ambos, o hélio e o ar atmosférico, estão a 25 ° C , determinar:

  1. a vazão mássica de hélio perdido para a atmosfera através do tubo;
  2. a vazão e a fração mássica de ar que se infiltra na tubulação;
  3. a velocidade do escoamento no fundo do tubo onde este está ligado à tubulação que vai ser medida por um anemômetro em regime permanente.

Dados: O coeficiente de difusão do hélio no ar D A B = 7,2 ⋅ 10 - 5   m 2 / s .

A Massa molar do ar 29   k g / k m o l e a do hélio 4   k g / k m o l

A constante dos gases R = 8,314   k P a ⋅ m 3 / k m o l ⋅ K

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Obtenha a distribuição da fração molar do dióxido de carbono que difunde em uma película estagnada de ar seco de 1   c m de profundidade a 1   a t m e 25 ° C . Essa película está num capilar, o qual contém ácido sulfúrico. O C O 2 é absorvido instantaneamente ao atingir o líquido. A concentração do C O 2 na boca do capilar é 1 % em mols.

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Quais são as hipóteses que podemos assumir quando estamos em um processo em que a transferência de massa ocorra sem reação química, em regime permanente e com fluxo unidirecional?

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Um gás “A” difunde por uma película estagnada de ar (gás “B”), de 0,5   c m de profundidade num tubo capilar que contém um determinado ácido. Na interface gás/líquido o gás “A” é absorvido instantaneamente pelo ácido. A concentração do gás na borda do recipiente é 0,25 % em moles e na superfície gás/líquido é nula. Considerando que o processo de transferência de massa ocorra em regime permanente e temperatura e pressão constante, determine o perfil de fração molar do soluto “A” entre a borda do tubo e a superfície gás/líquido.

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