Universidade de São Paulo
Escola de Engenharia de Lorena
LAB. DE ENGENHARIA QUÍMICA II
LOQ4061 – Turma 20211N3 – Engenharia Química
Apresentação 04
DIFUSÃO DE
GASES
PROF. ANTONIO CARLOS DA SILVA
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Determinação do Coeficiente de Difusão de Gases: Um Exemplo de Difusão entre Dois Gases, Exercícios de Engenharia Química
Neste documento, aprenda sobre a difusão de gases, determinando experimentalmente o coeficiente de difusão em misturas gasosas onde um dos constituintes procede de uma substância líquida pura em evaporação. Ilustra-se um exemplo de difusão entre dois gases em uma câmara, onde as espécies encontram-se separadas por uma partição. A difusão de massa é discutida, incluindo suas diferenças em líquidos, sólidos e gases, e a lei de fick. O documento fornece informações sobre valores de coeficientes de difusividade de gases em água e ar, e descreve o processo de medição do coeficiente de difusão de vapor de a em uma película gasosa estagnada b.
Tipologia: Exercícios
2022
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Universidade de São Paulo Escola de Engenharia de Lorena
LAB. DE ENGENHARIA QUÍMICA II
LOQ4061 – Turma 20211N3 – Engenharia Química
Apresentação 04
DIFUSÃO DE
GASES
PROF. ANTONIO CARLOS DA SILVA
Determinar experimentalmente o
coeficiente de difusão em misturas
gasosas em condições de regime
pseudo-estacionário onde um dos
constituintes procede de uma
substância líquida pura em
evaporação
Maior concentração significa mais moléculas por unidade de
volume e a concentração da espécie A decresce com o
aumento de x.
Uma vez que a difusão de massa é na direção do decréscimo de concentração, ocorre transporte líquido da espécie A para a direita e da espécie B para a esquerda. Após um tempo suficiente, concentrações uniformes de A e B são alcançadas e não há transporte líquido das espécies através do plano imaginário.
Em outras palavras, a magnitude da difusividade mássica para líquidos ou gases em sólidos é menor que a difusividade mássica de gases em líquidos. Estas diferenças são devido a mobilidade da moléculas.
De acordo com a Lei de Fick:
VALORES DOS COEFICIENTES DE DIFUSIVIDADE DE ALGUNS GASES
EM ÁGUA A 20
o C:
A figura ilustra um capilar semipreenchido por líquido puro volátil A. Supondo que sobre esse líquido exista um filme gasoso estagnado B, deseja-se avaliar o coeficiente de difusão do vapor de A nessa película.
Após um intervalo de tempo considerável, nota-se a variação do nível do líquido a partir do topo do capilar desde Z0(t=0) até Z1(t=t1).
O fluxo de A na direção oposta de z é: 𝑨,𝒛 𝑨,𝑩 𝑨 𝑨 𝑨,𝒛 𝑩,𝒛 Considerando o fluxo de B estagnado: 𝑩,𝒛 𝑨,𝒛 𝑨,𝑩 𝑨 𝑨
Em muitas operações de transferência de massa, uma das condições de contorno pode mover-se com o tempo. O modelo pseudo-estacionário pode ser usado quando a difusão varia em pequena quantidade sobre um longo período de tempo. Assim, o fluxo molar NA,z em regime pseudo-estacionário será dado por: (2)
Substituindo (2) em (1): (3) rA ... Concentração mássica de “A” MA ... Massa molecular de “A”