TRANSPORTE DE MASSA: CONCEITOS E APLICAÇÕES
Por: mirelasousa • 11/12/2018 • Seminário • 2.559 Palavras (11 Páginas) • 241 Visualizações
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
Afonso Evaristo Leal
Giulia Bezerra Albano Matos
Ítallo Esrom Vieira Alves
Marcos Guerra Brito
Mirela Cristine Oliveira Sousa
TRANSPORTE DE MASSA: CONCEITOS E APLICAÇÕES
TERESINA/PI
2018
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO.....................................................................................................2
2. TRANSFERÊNCIA DE MASSA POR DIFUSÃO.........................................................3
2.1. CONCEITOS DE DIFUSÃO....................................................................................3
2.2. DIFUSÃO EM ESTADO ESTACIONÁRIO................................................................3
2.3. DIFUSÃO EM ESTADO NÃO ESTACIONÁRIO........................................................4
3. FUNDAMENTOS DA CONVECÇÃO ............................................................................4
4. APLICAÇÕES.........................................................................................................5
5.CONCLUSÃO .........................................................................................................5
6.REFERÊNCIAS ........................................................................................................6
- Introdução
Transferência ou transporte de massa pode ser entendido como a movimentação de matéria no meio em que a mesma se encontra. Pode ser analisado também como o trânsito de matéria em um sistema composto por várias matérias.
Há duas formas básicas de obter transferência de massa, sendo elas: difusão molecular e convecção.
De modo geral, o transporte de massa associa-se ao transporte de calor. No caso do calor, ele é transferido de uma região de temperatura mais elevada para outra de temperatura mais baixa. Fazemos assim uma relação entre temperatura e concentração, pois, no caso do transporte de massa, temos, em geral, a passagem da matéria de uma região mais concentrada para uma região menos concentrada. Tal fenômeno está diretamente relacionado à difusão molecular. Já a convecção está associada às condições de escoamento presentes no sistema.
Diferente do transporte de calor, onde mais de uma forma de transferência podem ocorrer simultaneamente e com mesma intensidade, na transferência de massa pode haver o domínio quantitativo de um dos métodos anteriormente citados.
Para que haja o transporte de matéria, faz-se necessário a influência de dois fatores: força motriz e resistência ao transporte (sendo essa relacionada com a interação entre o soluto e o meio e a interação soluto-meio + ação externa). A diferença entre as concentrações é um exemplo de força motriz.
Fazendo relação com a química básica, podemos extrair alguns conceitos da transferência de massa, sendo eles:
- Concentração em massa: , dada em [pic 1][pic 2]
Sendo: mi = massa da componente;
V = volume do sistema.
- Concentração molar: , dada em [pic 3][pic 4]
Sendo: Mi = massa molar da componente.
As concentrações em massa e molar totais do sistema são dadas pelo somatório das concentrações correspondentes a cada componente química presente no sistema, sendo: e [pic 5][pic 6]
- Fração mássica: [pic 7]
- Fração molar: [pic 8]
As frações mássica e molar são adimensionais.
- Transferência de massa por difusão
2.1) Conceitos de Difusão:
Pode-se relacionar transferência de massa por difusão e transferência de calor por condução de forma análoga. Nesses processos, tanto o transporte da massa ocorre pelo movimento de uma dada espécie no sentido de diminuir sua concentração, como a transmissão de energia entre as moléculas ocorre no sentido da diminuição de temperatura, no processo de condução. (SISSOM; PITTS,1988, p.175)
A difusão apresenta transporte de massa ocasionada pela diferença na concentração química das espécies. Tal processo ocorre de forma similar à condução elétrica, em que um fio condutor funciona como canal para o transporte de cargas elétricas.
A difusão ordinária pode ocorrer em todas os estados da matéria (sólido, líquido e gasoso). Entretanto, devido à organização e ao espaçamento das moléculas em cada um desses estados, a difusão ordinária ocorre em diferentes intensidades, intensificando-se principalmente nos gases, onde as moléculas estão mais distantes umas das outras. (SISSOM; PITTS,1988, p.175)
Para exemplificar:
a) Difusão em gases: odor de um perfume espalhando-se por um ambiente
b) Difusão em líquidos: uma gota de tinta diluindo-se em água;
Diferentes fatores podem originar o processo de difusão, fazendo necessário agrupá-la em três tipos: difusão sob pressão, difusão forçada e difusão térmica.
- Difusão sob pressão: ocorre quando existe um gradiente de pressão numa mistura fluida, onde os componentes mais leves tendem a se mover para as regiões de mais baixas pressões;
- Difusão forçada: ocorre quando uma força externa atua de forma diferente sobre os diversos componentes de uma mistura.
- Difusão térmica: ocorre quando moléculas de um componente se dirigem à região quente ao mesmo tempo em que as moléculas do outro componente se dirigem à região mais fria – efeito este, conhecido como Efeito Soret. Já o efeito inverso, isto é, a criação de um gradiente térmico devido à existência de um gradiente de concentração é chamada de efeito Dufour.
2.2) Difusão em estado estacionário
Difusão em estado estacionário é quando o fluxo (definido como quantidade de massa que passa através de uma área unitária por unidade de tempo) e as concentrações dos elementos não variam ao longo do tempo. Nesse estado, o cálculo do fluxo é dado pela 1ª Lei de Fick, exposta abaixo:
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