LISTA DE EXERCÍCIOS Transferência de Massa (1)

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LISTA DE EXERCÍCIOS 
 
1. Hidrogênio gasoso é mantido a pressões de 3 bar e de 1 bar nos lados opostos de uma 
membrana plástica com 0,3 mm de espessura. A temperatura é de 25°C e o coeficiente 
de difusão binária do Hidrogênio no plástico é igual a 8,7.10-8 m2/s. A solubilidade do 
hidrogênio na membrana é de 1,5.10-3 Kmol/(m3.bar). Qual é o fluxo mássico difusivo 
de hidrogênio através da membrana? 
 
2. Uma placa de ferro está exposta a 700°C a uma atmosfera rica em carbono em um dos 
seus lados e a uma atmosfera pobre em carbono no seu outro lado. Se uma condição 
de regime estacionário é atingida, calcule o fluxo de difusão de carbono através da 
placa, dado as concentrações de carbono nas posições 5 e 10 mm de profundidade 
abaixo da superfície: 1,2 e 0,8 Kg/m3, respectivamente. Considere o coeficiente de 
difusão de 3.10-11 m2/s nessa temperatura. 
 
3. Calcule o número de gramas de hidrogênio que passa a cada hora através de uma 
chapa de paládio com 5 mm de espessura que possui uma área de 0,20 m2, estando o 
sistema a 500°C. Considere um coeficiente de difusão de 1,0.10-8 m2/s, onde as 
concentrações de hidrogênio nos lados com alta e baixa pressão sejam 2,4 e 0,6 Kg de 
hidrogênio por m3 de paládio. 
 
4. A composição de ar úmido é dada em base molar como sendo 78% de N2, 20% de O2 e 
2% de vapor de água. Determine as frações da massa dos constituintes do ar. 
 
5. A eficácia de produtos farmacêuticos é reduzida pela exposição prolongada a altas 
temperaturas, à luz e à umidade. Para produtos consumidos que são sensíveis ao 
vapor de água e encontram-se na forma de comprimidos ou cápsulas e são guardados 
em ambientes úmidos, como armários de banheiro, embalagens são usadas para 
limitar a exposição direta do medicamento às condições de umidade até o momento 
imediatamente anterior ao seu uso. Considere comprimidos que estão contidos em 
uma embalagem blister composta por uma folha de cobertura plana e uma segunda 
folha moldada, que tem compartimentos que abrigam cada comprimido. A folha 
moldada tem espessura L=50 μm e é fabricada com um material polimérico. Cada 
compartimento tem diâmetro D=5 mm e a profundidade h=3 mm. A folha de 
cobertura é feita de alumínio. O coeficiente de difusão binária do vapor de água do 
polímero é de BAB=6.10
-14 m2/s, enquanto pode-se supor que o alumínio seja 
impermeável em relação ao vapor de água para concentrações molares do vapor de 
água. No polímero, nas superfícies externas e internas de CA,S1=4,5.10
-3 Kmol/m3 e 
CA,S2=0,5.10
-3 Kmol/m3, respectivamente, determine a taxa na qual o vapor de água é 
transferido através da parede do compartimento para o comprimido. 
 
 
6. Uma mistura gasosa de H2 e N2 está contida em um tubo a 25°C e 1 atm de pressão 
total e constante. No ponto 1, Pa1 de H2 é de 0,6 atm e no ponto 2, a 20 cm de 
distância, a Pa1 é de 0,2 atm. Determine o fluxo de H2, no regime permanente para 
DAB=0,687.10
-4 m2/s. 
 
7. Uma coluna de absorção foi dimensionada para absorver 90% de uma substância de 
massa molar igual a 50 g/mol, presente em uma corrente de ar, usando água pura 
como solvente. O teor dessa substância no ar é de 40% em base molar, e na solução 
aquosa formada é de 25% em massa. Considerando que sejam desprezíveis a 
solubilidade do ar na água e a evaporação da água, a razão molar entre a água usada e 
a corrente de ar a ser tratada é? 
MM: H=1 g/mol; O=16 g/mol; ar=29 g/mol. 
 
8. Considere a difusão de hidrogênio (espécie A) em ar, água líquida ou ferro (espécie B), 
a T=293K. Calcule os fluxos da espécie nas bases molar e mássica, se o gradiente de 
concentração em um local específico for igual a dCA/dx=1 Kmol (m3.m). 
 
9. Atualmente, muitos produtos são embalados em folhas de plástico, uma vez que 
grande parte é sensível à longa exposição ao ar atmosférico. Considere um produto 
farmacêutico coberto por uma camada de plástico de 0,15 mm de espessura. Em um 
dia quente, cujo termômetro marca 30°C, qual a concentração de oxigênio no interior 
da embalagem? Considere o ar atmosférico composto por 20% de oxigênio e 80% de 
nitrogênio. 
Dados: 
- Coeficiente de difusão do oxigênio (4,2.10-12 m2/s) 
- Fluxo molar do oxigênio (2,2.10-7 mol/m2.s por área) 
 
10. Mostre que apenas um valor de difusibilidade, DAB ou DBA é necessário para descrever 
o comportamento difusional de uma mistura binária.