A TRANSFERÊNCIA DE MASSA

TRANSFERÊNCIA DE MASSA

(EXERCÍCIO 1) A composição da atmosfera seca padrão é dada numa base molar com 78,1% de N2, 20,9% de O2, 1% de Ar e pequenas quantidades de outros componentes. Sabendo que as massas molares de N2, O2, e Ar são 28, 32 e 39,9 Kg/kmol, respectivamente. Determine a massa molar do ar e as frações de massa dos gases constituintes da atmosfera.

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(EXERCÍCIO 2) Hidrogênio gasoso é armazenado a uma pressão elevada em um recipiente retangular com paredes de aço de 10mm de espessura. A concentração molar de hidrogênio no aço na superfície interna é de 1 kmol/m3, enquanto a concentração de hidrogênio no aço na superfície externa é desprezível. O coeficiente de difusão binária para o hidrogênio no aço é 0,26×10-12 m2/s. Qual é o fluxo de difusão molar para o hidrogênio através do aço? A fim de facilitar o entendimento, faça as considerações e esquematize o sistema.

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CONDIÇÕES DE CONTORNO

(EXERCÍCIO 1) Gás hélio é armazenado a 20 °C em um vaso esférico de sílica fundida (SiO2), que tem um diâmetro de 0,20 m e uma parede de espessura 2 mm. Se o vaso for submetido a uma pressão inicial de 4 bars, qual é a taxa na qual essa pressão decresce com o tempo?

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CONTRADIFUSÃO EQUIMOLAR

(EXEMPLO 1) Calcule o fluxo molar da amônia gasosa, em gmol/s.cm2, sabendo que ela difunde em um capilar de 10 cm de comprimento que une dois reservatórios contendo nitrogênio. O sistema está a 25 °C e 1 atm. A pressão parcial da amônia em um dos reservatórios é de 90 mmHg e no outro 10 mmHg. Dados: R= 82,05 (cm3.atm)/(gmol.K), DAB =0,249 cm2/s, considere a ação gravitacional desprezível.

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EVAPORAÇÃO EM UMA COLUNA

(EXEMPLO 2) Uma folha resistente à água usada para aplicações à prova d’água é formada com um material polimérico impermeável. A microestrutura da folha é engenheirada para fornecer poros abertos de diâmetro 10 μm que se estendem por toda a espessura da folha, que é igual a L=100 μm. O diâmetro do poro é grande o suficiente para permitir que o vapor d’água seja transferido através do poro, mas é suficientemente pequeno para proibir que a água líquida penetre na folha. Determine a taxa na qual o vapor é transferido através de um único poro, quando o líquido saturado está presente na superfície superior da folha e ar úmido, a uma umidade relativa φ=50%, está em contato com a superfície inferior da folha, considerando a temperatura de 25°C e pressão de 1,0133 bar.

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DIFUSÃO MÁSSICA COM REAÇÕES HOMOGÊNEAS

(EXEMPLO 3) Biofilmes, que são colônias de bactérias que podem aderir a superfícies vivas ou inertes, podem causar uma ampla série de infecções humanas. Considere um biofilme que está associado a uma infecção cutânea. Um antibiótico, espécie A, é aplicado na camada superior de um biofilme, espécie B, de tal forma que uma concentração fixa do medicamento, CA,0 = 4.10−3kmol/m3, está presente na superfície superior do biofilme. O coeficiente de difusão do medicamento no interior do biofilme é DAB = 2. 10−12m2/s. O antibiótico é consumido por reações bioquímicas no interior do biofilme e a taxa de consumo depende da concentração local do medicamento na forma NA = −k1CA, onde k1 = 0,1s−1. Para eliminar a bactéria, o antibiótico tem que ser consumido a uma taxa de, no mínimo, NA=0,2.10−3kmol/(s.m3). Determine a espessura máxima do biofilme, L, que pode ser tratada com sucesso pelo antibiótico.