Benzeno, um contaminante existente em lençóis freáticos, está se difundindo em uma partícula mineral porosa inerte a 25oC. A partícula tem uma fração de vazios de 0,40, com um diâmetro médio de poro de 0,30 μm; os poros estão cheios com água proveniente de lençóis freáticos. A massa molar de benzeno (soluto A) é 78 g/gmol e o volume crítico (Vc) é 259 cm3/gmol. A concentração de benzeno na água que envolve uma partícula é 0,100 g/L, que está abaixo de seu limite de solubilidade.

  1. Qual é a concentração molar de benzeno nos lençóis freáticos?
  2. Quais são as frações molar e mássica de benzeno nos lençóis freáticos?
  3. Estime o coeficiente de difusão do benzeno nos lençóis freáticos?
  4. Justifique por que a difusão limitada do soluto benzeno através do poro cheio com solvente pode ser ignorada.
  5. Estime o coeficiente de difusão efetivo de benzeno no interior da partícula mineral porosa cheia de água.

Passo 1

Falaaa, pessoal! Como vocês estão?

Bora pra mais uma questãozinha pra exercitar o que a gente sabe sobre transferência de calor e seus fundamentos!

Todos os dados com os quais a gente vai lidar nessa questão, podem ser simplificados de ser vistos na seguinte tabela:

Passo 2

Agora ficou muito fácil da gente trabalhar. Já podemos ir direto pros itens!

  1. Como pode ser vista na tabela, a concentração é 0,080 g/mol.
  2. Também podendo ser buscado diretamente, a fração molar e concentração são respectivamente 0,080 e 17,176 g/mol.
  3. Pra esse cálculo, basta fazermos a densidade:
  4. ρ = P M R T = 1,4   x 10 5 17,176 8,314   ( 207 ) = 1397 g m 3 = 1,397   k g / m ³

    Passo 3

  5. Resolvemos da seguinte forma:
  6. P c h A = Y c h A P = 0,935   x   1,4   x   10 5 = 131   k P a

  7. Fração de massa vai ser:

f r a ç ã o = 0,308 17,176 = 0,0179

Resposta

  1. 0,080 g/mol.
  2. a fração molar e concentração são respectivamente 0,080 e 17,176 g/mol.
  3. ρ = 1,397   k g / m ³

  4. P c h A = 131   k P a

f r a ç ã o = 0,0179