Lista 1 - Fundamentos de Transferência de Massa

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Transferência de Massa
Lista 1 - Fundamentos
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Nome: Marcos Oliveira de Luna
Lista 1 - Fundamentos - Transferência de Massa
1. Gás natural liquefeito (GNL) deve ser transportado por um cargueiro. A composição
molar do GNL é dada abaixo:
Metano, CH4 ≔xCH4 0.935
Etano, C2H6 ≔xC2H6 0.046
Propano, C3H8 ≔xC3H8 0.012
Dióxido de carbono, CO2 ≔xCO2 0.007
Determine:
a) A fração mássica de etano.
≔MCH4 ⋅16 gm mol
-1
≔MC2H6 ⋅30.07 gm mol
-1
≔MC3H8 ⋅44.1 gm mol
-1
≔MCO2 ⋅44.01 gm mol
-1
≔Mmistura =+++⋅xCH4 MCH4 ⋅xC2H6 MC2H6 ⋅xC3H8 MC3H8 ⋅xCO2 MCO2 17.18 ――
gm
mol
≔ωC2H6 =―――――
⋅xC2H6 MC2H6
Mmistura
0.081
b) A massa molar média da mistura
=Mmistura 17.18 ――
gm
mol
c) A densidade da mistura gasosa quando aquecida a e a ≔T 207 K
;≔P ⋅1.4 105 Pa
(considerando gás ideal)
≔Vmistura =――
⋅R T
P
0.012 ――
m3
mol
≔ρmistura =―――
Mmistura
Vmistura
⎛⎝ ⋅1.398 103 ⎞⎠ ――
gm
m3
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d) A pressão parcial de metano quando a pressão total é ;≔P ⋅1.4 105 Pa
Lei de Dalton para uma solução ideal
≔PCH4 =⋅P xCH4 ⎛⎝ ⋅1.309 10
5 ⎞⎠ Pa
e) A fração mássica do dióxido de carbono em ppm em massa
≔ωCO2 =――――
⋅xCO2 MCO2
Mmistura
⋅17.931 10-3 17931 ppm
2) No preparo de dispositivos eletrônicos, um filme fino de silício sólido (Si) é 
uniformemente depositado em uma superfície tipo wafer pela decomposição do 
silano (SiH4) na presença de H2 gasoso. Se a composição do gás é mantida a 
molar de SiH4 e molar de H2, determine:≔CSiH4 0.4 ≔CH2 0.6
a) a fração mássica destas espécies
≔MSiH4 ⋅32.12 gm mol
-1 ≔MH2 ⋅2.02 gm mol
-1
≔Mmistura =+⋅CSiH4 MSiH4 ⋅CH2 MH2 14.06 ――
gm
mol
≔ωSiH4 =―――――
⋅MSiH4 CSiH4
Mmistura
0.914 ≔ωH2 =-1 ωSiH4 0.086
b) a massa molar média da mistura gasosa;
=Mmistura 14.06 ――
gm
mol
c) a concentração molar, cA, de SiH4 se o gás de alimentação é mantido a 
e pressão de .≔T 900 K ≔P 60 torr
≔Vmistura =――
⋅R T
P
0.935 ――
m3
mol
≔CA =―――
CSiH4
Vmistura
0.428 ⋅――
1
m3
mol
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3) Um medicamento encontra-se no interior de um velho frasco de vidro. A boca 
do frasco está fechada com uma rolha de borracha que tem de altura e ≔h 20 mm
de diâmetro. A concentração molar do vapor do medicamento na rolha ≔D 15 mm
é de na superfície inferior e é desprezível na superfície superior. ≔Cv ⋅2 mol m
-3
Sendo a difusividade mássica do medicamento na borracha igual a 
, determine a taxa, em kmol/s, na qual o vapor sai pela rolha.≔Dv ⋅⋅0.2 10
-9 m2 s-1
≔Ab ⋅π ――
D2
4≔Uv =――
Dv
h
⎛⎝ ⋅1 10-8⎞⎠ ―
m
s
≔Jv =⋅Uv Cv ⎛⎝ ⋅2 10
-8⎞⎠ ――
mol
⋅m2 s
≔Nv =⋅Jv Ab ⎛⎝ ⋅3.534 10
-15⎞⎠ ―――
⋅103 mol
s
4) Uma fina membrana plástica é usada para separar hélio de uma corrente 
gasosa. Em regime estacionário, a concentração do hélio na membrana é de 
e de nas superfícies interna e externa, ≔Ci ⋅20 mol m
-3 ≔Ce ⋅5 mol m
-3
respectivamente. Se a membrana possui uma espessura de e o ≔e 1 mm
coeficiente de difusão binária do hélio em relação ao plástico é de , ≔D ⋅10-9 m2 s-1
qual é o valor do fluxo difusivo?
≔U =―
D
e
⎛⎝ ⋅1 10-6⎞⎠ ―
m
s
≔J =⋅U ⎛⎝ -Ce Ci⎞⎠ ⋅-1.5 10
-8 ―――
⋅103 mol
⋅m2 s