Transporte de Massa e Difusão

Prévia do material em texto

AVALIAÇÃO DIAGNÓSTICA – 6 
 
QUESTÃO 01 O fluxo absoluto difusivo de uma espécie química A corresponde a uma combinação de 
transportes de massa onde uma parcela leva em conta o movimento por difusão de A em relação ao 
movimento médio e outra considera a movimentação de A juntamente à velocidade média. Para um 
sistema binário formado pelos fluidos A e B, considerando-se regime estacionário e transporte 
unidirecional, o fluxo absoluto de A pode ser expresso por: 
( )    A
A AB A A B
dw
n D w n n
dz
= − + + 
Avaliando-se esta equação em base mássica, pode-se afirmar que: 
(A) O termo ρ corresponde à massa específica do fluido A. 
(B) A parcela de transporte de massa advectiva é função dos fluxos molares nA e nB. 
(C) Num processo em que ocorra contradifusão equimolar das espécies A e B, o gradiente de frações 
mássicas de A é linear em função da direção z. 
(D) A primeira parcela do segundo membro corresponde ao transporte difusivo de A, enquanto a segunda 
parcela está associada aos transportes advectivos das espécies A e B. 
(E) Em sistemas nos quais há contradifusão das espécies A e B, a parcela de transferência advectiva é nula. 
 
 
QUESTÃO 02 Se a difusividade do vapor d’água no ar a 25°C e 1 atm é de 2,5x10-5 m²/s, qual será seu 
valor para 5°C e 0,8 atm? 
A) 1,1x10-5 m²/s 
B) 1,4x10-5 m²/s 
C) 7,0x10-6 m²/s 
D) 2,2x10-5 m²/s 
E) 2,5x10-5 m²/s 
 
QUESTÃO 03 O fenômeno de transporte de massa está presente no dia-a-dia como pode ser 
exemplificado pelos processos de dispersão de um odorizante no ambiente, mistura de xarope de 
groselha em água e secagem das roupas estendidas no varal. Em função da ação de agentes externos que 
alterem a velocidade do meio pelo qual uma substância se transfere, o mecanismo de transferência pode 
ser classificado como difusivo ou convectivo. No exemplo da groselha, a agitação aumenta a velocidade 
de transporte de massa, que se dá por convecção, assim como correntes de ar auxiliam na dispersão de 
produtos odorizantes. Com base nos conhecimentos do fenômeno de transporte de matéria, avalie os 
seguintes itens: 
I. O coeficiente de difusão de uma espécie química em um líquido é inferior ao coeficiente da mesma 
espécie em um gás principalmente devido ao maior espaço livre entre as moléculas gasosas. 
II. A difusão é um movimento das moléculas de determinada espécie que tende a ocorrer naturalmente 
promovido pelo gradiente de concentração desta espécie em um volume definido, segundo a Primeira Lei 
da Termodinâmica. 
III. A convecção mássica é a combinação dos efeitos difusivo e advectivo, ocorrendo entre uma superfície 
sólida e um meio fluido em movimento ou entre dois fluidos pouco miscíveis submetidos a um processo 
de mistura. 
IV. Para misturas de gases perfeitos a pressão e temperatura constantes, a Lei de Fick pode ser expressa 
em função do gradiente de pressões parciais do componente que se transfere de um ponto de maior 
concentração para outro de menor concentração no volume gasoso. 
V. De acordo com a Lei de Fick, considerando um gradiente de concentrações linear e difusividade 
constante, a resistência difusiva do meio ao transporte de massa é diretamente proporcional ao 
coeficiente de difusão. 
Pode-se concluir que são corretos os itens: 
(A) I, II, III, IV e V. (B) I, III, IV e V. (C) I, IV e V. (D) II, III e V. (E) I, III e IV. 
 
 
QUESTÃO 04 Um aparato experimental permitiu medir o fluxo de massa difusivo de 𝑛𝐴=5,2x10-5 kg/s.m² 
em regime permanente entre um ponto com concentração mássica da espécie A de 𝜌𝐴,1= 0,20 kg/m³ e 
outro com 𝜌𝐴,2= 0, distando 5,0 cm um do outro. Qual o valor do coeficiente de difusão, em m²/s ? 
A) 2,6.10-4 
B) 2,6. 10-6 
C) 6,5. 10-6 
D) 5,0. 10-5 
E) 1,3.10-5 
 
 
QUESTÃO 05 A literatura técnica dispõe de diferentes correlações empíricas para estimativa dos 
coeficientes de difusão mássica para sistemas binários e/ou multicomponentes. Para sistemas gasosos 
não polares ou polar-não polar, um dos principais modelos é o proposto por Fuller et al. (1966), expresso 
por: 
( ) ( )
1,75
7
2
1/3 1/3
1 1
1 10
  
AB
A B
A B
T
D
M MP v v
−=  +
  + 
 
 
Sendo: DAB o coeficiente de difusão da espécie A no gás B (m2/s), T a temperatura absoluta (K), P a pressão 
absoluta (atm), MA e MB as massas molares das espécies A e B, nesta ordem (kg/kmol), e ΣvA e ΣvB os 
volumes difusionais das espécies A e B (adimensionais). Para sistemas líquidos aquosos em que o volume 
molecular VA do soluto A é inferior a 0,5 m3/kmol, a correlação de Wilke-Chang (1955) pode ser 
empregada: 
16
0,6
1,173 10  
 
AB B
B A
T
D M
V


−=  
Em que: DAB é o coeficiente de difusão da espécie A no solvente B (m2/s), T é a temperatura absoluta (K), 
µB e MB são a viscosidade dinâmica (Pa.s) e a massa molar (kg/kmol) de B, respectivamente, VA é o volume 
molecular do soluto A (m3/kmol) e φ é o parâmetro de associação do solvente (adimensionais), cujo valor 
para água vale 2,6. Para pressão atmosférica e temperatura de 25°C, a razão entre as difusividades do SO2 
em ar e do SO2 em água, aplicando-se as correlações apresentadas, é aproximadamente igual a: 
(A) 631 (B) 4089 (C) 7709 (D) 25227 (E) 47565 
Dados: 
Volumes difusionais do ar e do SO2 respectivamente iguais a 20,1 e 41,1. 
Volumes moleculares da água e do SO2 respectivamente iguais a 0,0127 m3/kmol e 0,0448 m3/kmol. 
Viscosidade da água a 25°C igual a 8,9.10–4 Pa.s.