Operações Unitárias da Indústria Química

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ESCOLA POLITÉCNICA DA USP 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
Operações Unitárias da Indústria Química V 
Prof. Moisés Teles 
LISTA A 
Temas: fundamentos de transferência de massa e termodinâmica 
 
1. Um recipiente de níquel de 2 mm de espessura e volume de 5 L é usado para armazenar gás 
hidrogênio a 358 K e 3 bar. Considerando que a área total interna da superfície do recipiente 
é de 1600 cm2 , determine: 
 
a) A taxa de perda de gás por meio da difusão de massa. 
b) A fração do hidrogênio perdida após um ano de armazenamento. 
 
Dados: coeficiente de difusão binária do hidrogênio no níquel igual a 1,2x10-12 m2/s. 
Solubilidade do hidrogênio no níquel igual a 0,00901 kmol/m3.bar. Considere o 
hidrogênio como gás ideal. 
 
Resp.: a) 5,23x10-12 kg/s. b) 16,2 % 
 
2. Estime valores da difusividade mássica (DAB) a 350 K e 1 atm em misturas binárias de: 
 
a) amônia-ar 
b) Hidrogênio-ar. 
 Dados: difusividade mássica a 298 K e 1 atm do sistema amônia-ar (0,28x10-4 m2/s) e 
 hidrogênio -ar (0,41x10-4 m2/s). 
 Resp.: a) 0,36x10-4 m2/s b) 0,52x10-4 m2/s 
3. SO2 contido no ar é absorvido em água numa coluna de enchimento, com um fluxo de 0,027 
kmol SO2/m2.h. A taxa de TM é controlada pelo fluxo na fase líquida, pois as concentrações 
são muito baixas. As frações molares de SO2 no seio do líquido e na interface são 0,0003 e 
0,0025 respectivamente. Despreze a evaporação da água e a absorção de outros 
componentes do ar na água. Calcule o coeficiente de transporte de massa e a espessura do 
filme na fase líquida, sabendo que a difusividade do SO2 em água vale 1,7x10-5 cm2/s. 
 
 Resp.: 6,14x10-3 cm/s e 0,0028 cm. 
4. (Desafio) Um medicamento encontra-se no interior de um velho frasco farmacêutico de 
vidro. A boca está fechada com uma rolha de borracha que tem 20 mm de altura, com 10 
mm de diâmetro na extremidade inferior, se alargando até 20 mm na extremidade superior. 
A concentração molar do vapor do medicamento na rolha é de 2x10-3 kmol/m3 na sua 
superfície inferior e é desprezível na superfície superior. Sendo a difusividade mássica do 
medicamento na borracha de 0,2x10-9 m2/s, estime a taxa (kmol/s) na qual o vapor sai pela 
rolha. 
 
Resp.: 3,14x10-15 kmol/s 
 
 
 Temas: fundamentos de termodinâmica 
 
1. O que é um azeótropo de ebulição mínima? O que é um azeótropo de ebulição máxima? 
Qual tipo é o mais comum? 
 
 
2. Seja uma mistura de 60% molar de benzeno em tolueno a 50 °C a 1 atm. Observando o 
diagrama T-x-y dessa mistura, pede-se: 
a) Aquecendo-se a mistura, a que temperatura se forma a primeira bolha de vapor? Qual a 
composição dessa bolha de vapor? Resp.: 89,5 °C, y=0,78 
b) Continuando o aquecimento, qual a fração da mistura que se transforma em vapor 
quando a temperatura chega a 92.5 °C? Resp.: 0,52 
c) Aquecendo mais ainda a mistura, em qual temperatura se vaporiza a última gota de 
líquido? Qual a composição dessa última gota? Resp.: 95,7 °C, x=0,37 
 
 
80
85
90
95
100
105
110
115
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
T 
(C
)
xb, yb
 
 
86
88
90
92
94
96
98
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9