Lista 4 - Fenomenos de Transporte - Massa

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO 
INSTITUTO DE TECNOLOGIA 
IT 394 – PRINCÍPIOS DOS FENÔMENOS DE TRANSPORTE 
Lista de Exercícios – MASSA 
Beatriz Ramos 
 
1 
 
 
1) Como a transferência de massa difere do escoamento da massa de um fluido? A 
transferência de massa pode ocorrer em um meio homogêneo? 
 
2) Tanto a Lei de Fourier da condução quanto a Lei de Fick da difusão de massa 
podem ser expressas como 
 dxdTAkq 
. O que as quantidades q, k, A e T 
representam: 
a) Na condução de calor? 
b) Na difusão de massa? 
 
3) Determine a fração de massa máxima de bicarbonato de cálcio [Ca(HCO3)2] na 
água a 350 K. 
 
4) A composição do ar úmido é dada em base molar como sendo 78 % de N2, 20 % de 
O2 e 2 % de vapor de água. Determine as fações de massa dos constituintes do ar. 
 
5) A análise molar de uma mistura de gás a 290 K e 250 kPa é 65 % de N2, 20 % de O2 
e 15 % CO2. Determine a fração da massa e a pressão parcial de cada gás. 
 
6) Determine o coeficiente de difusão binária de CO2 no ar a: 
a) 200 K e a 1 atm. 
b) 400 K e a 0,5 atm. 
c) 600 K e a 5 atm. 
 
7) Uma parede de borracha natural separa os gases O2 e N2 a 25 °C e 750 kPa. 
Determine a concentração molar de O2 e N2 na parede. 
 
8) Gás hidrogênio a 85 °C é mantido a pressões constantes de 5 atm e 3 atm nos lados 
opostos de uma parede de níquel de 0,1 mm de espessura. Determine a taxa de 
difusão molar por unidade de área através da parede. 
 
9) Considere uma bebida gaseificada em uma garrafa a 37 °C a 
130 kPa. Considerando que o espaço de gás acima do líquido 
consiste na mistura saturada de CO2 e vapor de água e tratando a 
bebida como água, determine: 
a) A fração molar do vapor de água no gás CO2. 
b) A massa de CO2 dissolvida na bebida de 200 ml. 
 
 
10) Considere um balão de borracha macia com 0,2 mm de espessura e 15 cm de 
diâmetro quando inflado. A pressão e a temperatura no interior do balão são 
inicialmente 110 kPa e 25 °C. As permeabilidades da borracha ao hélio, ao oxigênio 
 
2 
 
e ao nitrogênio a 25 °C são, 9,4∙10-13, 7,05∙10-13 e 2,6∙10-13 kmol∙m-1∙s-1∙bar-1, 
respectivamente. Determine as taxas iniciais de difusão do hélio, do oxigênio e do 
nitrogênio através da parede e a fração da massa de hélio que 
escapa do balão durante as primeiras 5 horas, considerando que a 
pressão do hélio no interior do balão permanece praticamente 
constante. Considere que o ar contém 21 % de oxigênio e 79 % de 
nitrogênio por números de moles e que as condições ambientais 
são 100 kPa e 25 °C. 
 
 
11) Gás N2 puro a 1 atm e 25 °C está fluindo através de um tubo de borracha de 10 m de 
comprimento , 3 cm de diâmetro interno e 2 mm de espessura. Determine a taxa em 
que N2 vaza para fora do tubo considerando que o meio circundante ao tubo: 
a) Vácuo. 
b) Ar atmosférico a 1 atm e 25 °C com 21 % de O2 e 79 % de N2. 
 
RESPOSTAS 
1) 
2) 
3) Wi = 0,1517 
4) WN2 = 0,7636, WO2 = 0,2238, WH2O = 0,0126 
5) PN2 = 162,5 kPa, PO2 = 50 kPa, PCO2 = 37,5 kPa 
6) 
a) DAB,200 = 0,74∙10
-5 m2/s 
b) DAB,400 = 5,26∙10
-5 m2/s 
c) DAB,600 = 1,07∙10
-5 m2/s 
7) 
3
O
m/kmol0234,0C
2

 
3
N
m/kmol0117,0C
2

 
8) 
210 /10287,3
2
mskmolJH 

 
9) 
a) 
2
OH
109,4y
2

 
b) 
g278,0m
2CO

 
10) 
s/kmol1023,5N 11
O,dif 2

 
s/kmol1065,3N 10
He,dif

 
s/kmol1026,7N 11
N,dif 2

 
Fração = 8,4 % 
11) 
a) 
s/kmol1017,1N 10
N,dif 2

 
b) 
s/kmol1047,2N 11
N,dif 2
