Friabilidade de hidrogênio reduz a resistência mecânica de ferro fundido. Esse fenômeno ocorre frequentemente nos vasos de pressão de ferro fundido contendo o gás hidrogênio H 2 . O gás H 2 se dissolve no metal ferro ( F e ) e se difunde no Fe não poroso sólido por um mecanismo de difusão intersticial. O gás H 2 não tem de penetrar muito no ferro de modo a ter um efeito negativo sobre a resistência mecânica de ferro. Na situação presente, 100 % do gás H 2 a 100 ∘ C está contido em um vaso cilíndrico de ferro de diâmetro de 1,0   m e espessura de parede de 2,0 cm. A solubilidade de hidrogênio no ferro a 100 ∘ C é 2,2 × 10 - 7   m o l de H ( 1,33 × 10 17 átomos de H ) / g de Fe. O coeficiente de difusão dos átomos de hidrogênio no Fe sólido é 124,0 × 10 - 9   c m 2 / s a 100 ∘ C .

Passo 1

Inicialmente, não há átomos de H no ferro sólido. Quantas horas serão necessárias para que o nível de hidrogênio dentro do metal ferro alcance 1,76 × 10 - 7 mol de H ( 1,06 × 10 17 átomos de H / g de F e ) a uma profundidade de 0,1   c m da superfície exposta ao gás hidrogênio?

C a s = 5 × 10 20   Á t o m o s   / c m 3

C A Z = 0.17 × 10 20

( a )   z = 2 × 10 - 7 m

C A Z = 0 t = 1800 S

C A S - C A C C A S - C A O = ( 5 - 0.17 ) × 10 ∘ 5 × 10 20 = 0,966

= = ε r f ⁡ z 2 D n B t

Passo 2

Do anexo L: z 2 D n B t = 1.5

D A B C = 2 × 10 - 1 3 2 ( 1800 ) - 1

= 2,4 , 09 × 10 - 18 m 2 / s

Passo 3

No estado D - D A B = D 0 e - Q 0 / R T

l n D A B D 0 = - Q 0 R T

T = Q o   R l n ⁡ D D / D A B  

= 2,74 × 10 5 ( 8,314 ) l n ⁡ 19 × 10 - 6 2,469 × 10 - 18

= 1204 K

Resposta

= 1204 K