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Prova 2

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2ª PROVA Data: 11/05/2015 Prof. Marcio Schwaab 
Disciplina: Fenômenos de Transporte A Período Letivo: 2015/1 
 
 
Aluno:_______________________________________________________ 
 
 
1. (4,0 pts) Considere o problema de transferência de massa 
unidimensional apresentado na figura abaixo. Dentro do tubo, o meio é 
estagnado e formado pelos gases A e B. No fundo do tubo é colocado o 
composto A na forma líquida pura. O composto A é volátil e o composto B 
é insolúvel no líquido A. Observe que transferência de massa ocorre desde 
z igual a 0, na interface líquido-gás, até z igual a L, no topo do tubo. Na 
esquerda da figura também é apresentado o perfil de concentração de A e B 
(fração molar xA e xB) ao longo de z. 
 
 
a. (2,5 pts) Considere que o sistema está em estado estacionário e 
determine a equação do fluxo molar de A e o perfil de concentração 
(fração molar) de A, sendo a fração molar de A no topo xAL igual a 0 e a 
fração molar na superfície do líquido dentro do tubo igual a xA0. 
 
 
b. (1,5 pts) Este problema pode ser considerado em estado estacionário? 
Explique. 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. (2,5 pts) Ainda com relação à figura do Exercício 1, um aluno 
observou os perfis de fração molar de A e B (figura da direita) e fez o 
seguinte comentário: “Observe que existe um gradiente negativo da fração 
molar de A ao longo de z, indicando que existe um fluxo de A na direção 
crescente de z. Por outro lado, existe um gradiente positivo da fração molar 
de B ao longo de z, indicando que existe um fluxo de B na direção 
decrescente de z”. O que está certo e o que está errado neste comentário? 
Explique. Se julgar necessário, use equações para a explicação. 
 
 
 
3. (3,5 pts) Considere a difusão radial de um composto A em uma 
partícula esférica de catalisador poroso e com raio Resf. Neste catalisador 
ocorre uma reação do tipo A  B com uma taxa de reação volumétrica 
definida como RA = k0 [mol/(m
3.s)], ou seja, uma reação de ordem zero. 
Encontre uma equação diferencial que descreve a concentração molar da 
espécie A ao longo do raio da partícula esférico. Quais condições de 
contorno você usaria? Por quê? Resolva a equação diferencial para 
encontrar o perfil de concentração de A. 
 
 
 
OBSERVAÇÃO. 
Em todos os problemas procure deixar claro, isto é, escreva as hipóteses 
consideradas para encontrar a solução do problema. 
 
Equações que podem ser úteis 
Fluxo puramente difusivo: 
dz
dy
CD
dz
dC
DJ AAB
A
ABAz 
 
Fluxo combinado: 
 BzAzAAABAz NNy
dz
dy
CDN 
 
Equação da continuidade: 
A
AzAyAxA R
z
N
y
N
x
N
t
C












 
Condições de contorno: 
 
 




AFFA
AFFA
yzy
CzC  
 




0
sup,
FA
AFA
zN
RzN 
zF = posição em alguma fronteira: z = 0 ou z = L 
RA,sup = taxa de reação por área de superfície 
RA = taxa de reação por volume

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