Exercícios Resolvidos de Mecanismos de Transferência de Massa

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Enunciado

A transferência de massa desempenha papel muito importante em muitos processos industriais, como, por exemplo, a remoção de poluentes de um sistema de descarte por absorção, o stripping de gases de águas residuárias, a difusão de substâncias adsorvidas nos poros de um adsorvente e a extração líquido-líquido, entre outros.O mecanismo de transferência de massa depende da dinâmica do sistema no qual esta ocorre. O entendimento dos mecanismos de transferência de massa é muito importante no projeto, otimização e resolução de problemas envolvendo processos de transferência de massa, como os processos de separação.WELTY, J.R., WICKS, C.E., WILSON, R.E., Fundamentals of Momentum, Heat,and Mass Transfer , 3rd Ed., New York: John Wiley and Sons, 1984.Lembrando dos conceitos de transferência de massa, analise as afirmações apresentadas a seguir.I. A Primeira Lei de Fick afirma que a transferência de partículas de uma região para outra é proporcional ao gradiente de concentração. A constante de proporcionalidade é o coeficiente de difusão e é característico da mistura. A Segunda Lei de Fick refere-se à difusão em estado não estacionário.II. A convecção é o mecanismo de transferência de massa através de um fluido em movimento que ocorre apenas de forma forçada. A velocidade de transferência de massa de um soluto é resultado do movimento convectivo (movimento do fluido) e do movimento difusivo (diferença de concentração).III. A Lei de Fick associa o coeficiente de difusão ao inverso da resistência a ser vencida pelo soluto.É correto apenas o que se afirma em

  1. I
  2. III
  3. I e II
  4. I e III
  5. II e III

Passo 1

Bom, vamos analisar primeiro a afirmação I.

  1. A Primeira Lei de Fick afirma que a transferência de partículas de uma região para outra é proporcional ao gradiente de concentração. A constante de proporcionalidade é o coeficiente de difusão e é característico da mistura. A Segunda Lei de Fick refere-se à difusão em estado não estacionário.
  2. A gente sabe que a primeira Lei de Fick tem essa cara aqui:

    J A B = - D A B d C A d x

    E a segunda Lei de Fick essa cara aqui:

    D ρ A D t = D A B ∇ 2 ρ A

    O coeficiente de difusão é característico da mistura de A e B. Logo, a Afirmação está correta!

    Passo 2

    Agora vamos analisar a afirmação II.

  3. A convecção é o mecanismo de transferência de massa através de um fluido em movimento que ocorre apenas de forma forçada. A velocidade de transferência de massa de um soluto é resultado do movimento convectivo (movimento do fluido) e do movimento difusivo (diferença de concentração).
  4. A convecção é um mecanismo que pode acontecer de forma natural e forçada, logo, a afirmação está incorreta!

    Passo 3

    Finalmente, analisando a afirmação III.

  5. A Lei de Fick associa o coeficiente de difusão ao inverso da resistência a ser vencida pelo soluto.

Assim como em TransCal, a resistência de condução era o inverso da condutividade térmica, na transferência de massa também fazemos essa associação. O coeficiente de difusão, ou a difusividade, mede o quão fácil é para uma substância se difundir em um meio, ou seja, isso é o inverso da resistência à difusão. Portanto, a afirmação está correta!

Resposta

Letra D.

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