Lista de Exercicios 1

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Lista de Difusão 
 
01. Numa mistura gasosa de oxigênio-nitrogênio a 1 atm e 25 C contida entre dois 
planos separados pela distância z = 2 mm, as concentrações de oxigênio nos dois 
planos são 20 e 10 % (por volume). Calcule o fluxo de oxigênio para as seguintes 
situações: a) nitrogênio estacionário. b) contradifusão equimolar dos dois gases. 
Respostas: (a) utilizando o DAB,298K = 2,264x10-5m2/s, obtido por extrapolação a partir 
do valor tabelado, NA = 5,44x10-5 kgmol/m2.s e com DAB,298K = 2,209x10-5 m2/s obtido 
pela fórmula modificada de Wilke-Lee, o fluxo passa a ser 5,31x10-5 kgmol/m2.s. (b) 
no primeiro caso de DAB, NA = 4,62x10-5 kgmol/m2.s e para a segunda opção, 
4,51x10-5 kgmol/m2.s 
 
 
02. Repita os cálculos do problema 01 para Pt= 1000 kN/m
2. Respostas (idem 01 ) 
 
03. Estime as difusividades das seguintes misturas gasosas: 
a) acetona-ar, TPN (0 C e Pt=1 atm). 
b) nitrogênio-gás carbônico, 1 atm a 25 C 
c) cloreto de hidrogênio-ar, 200 kN/m2 e 25 C. 
d) tolueno-ar, 1 atm e 30 C. Valor experimental, Dtolueno-ar=0,088 cm
2/s (Gilliland, 
Ind. Eng. Chem. 26, 681 (1934)). 
e) anilina-ar, TPN valor experimental, Danilina-ar=0,0610 cm
2/s (idem ao item d). 
Dados: Tb = 329,5 K (acetona) 384,15 K (tolueno) 457,15 K (anilina) 
Respostas: (a) utilizando ra tabelado = 0,4600 nm, obtem-se 9,47x10-6 m2/s e 
calculando o valor de ra, DAB = 9,23x10-6 m2/s (b) 1,68x10-5 m2/s (c) 9,57x10-6 m2/s 
(d) 8,74x10-6 m2/s (e) 6,95x10-6 m2/s 
 
04. A difusividade experimental do CO2 em He, a Pt = 1 atm e T=3,2 C é igual a 
DCO2-He = 5,31x10-5 m
2/s. Estime a difusividade (DCO2-He) a Pt = 1 atm e T=225 C, 
utilizando a equação modificada de Wilke-Lee. 
O valor experimental = 14,14x10-5 m2/s. (Seager, Geertson e Giddings, J. Chem. Eng. 
Data, 8, 168, 1963). Compare os resultados Resposta: 14,07x10-5 m2/s 
 
05. Amônia difunde-se através de uma mistura gasosa estacionaria cuja composição 
por volume é um terço de nitrogênio (B) e dois terços de hidrogênio (C). A pressão 
total do sistema, Pt= 30 lbf/pol
2 (206,8 kN/m2) e a temperatura T= 130 F (54 C). 
Calcule o fluxo de difusão de amônia num filme de espessura xp=0,5 mm quando a 
variação de concentração de amônia no filme é de 10 e 5 % (por volume). 
Dados: DAB (298 K) = 0,230 x 10-4 m2/s ; DAC (298 K) = 0,783 x 10-4 m2/s 
Resposta: 2,09x10-4 kg-mol/m2.s 
 
06. Estime as seguintes difusividades de líquidos: 
a) Etanol em solução aquosa diluída, 10 C. Resp. 8,83.10-10 m2/s 
b) Tetracloreto de carbono em solução diluída de metanol, 15 C, (valor experimental 
= 1,69x10-5 cm2/s. Resposta: 1,49x10-9 m2/s 
 
 
07. A difusividade do bromofórmio numa solução diluída de acetona a 25 C é DBr-Ac 
= 2,90x10-5 cm2/s ( International Critical Tables, vol.v., 1929, p.63). Estime a 
difusividade do ácido benzóico numa solução diluída de acetona a 25 C. Um valor 
publicado por Chang e Wilke (J.Phys.Chem. 59, 592 (1955) é DBr-Ac=2,62x10-5 
cm2/s. Resposta: 2,42x10-5 cm2/s 
 
08. Calcule o fluxo por difusão de NaCl a 18 C num filme de água estacionária de 
1mm de espessura. As concentrações em porcentagem mássica são 20 e 10 %, 
respectivamente, nos dois lados do filme. 
Dados: (densidade de soluções de NaCl) - Perry 
 20 % NaCl, 18 C  =  = 1150 kg/m3 
 10 % NaCl, 18 C  =  = 1070 kg/m3 
Resposta: 3,05x10-6 Kgmol/m2.s 
 
09. A 1 atm padrão, 100 C a densidade do ar é ar=0,9482 kg/m3, a viscosidade = 
2,18.10-5 kg/m.s e a condutividade térmica = 0,0317 W/m.K e o calor específico a 
pressão constante= 1,047 kJ/kg.K. A 25 C, a viscosidade = 1,79.10-5 kg/m.s. 
a) calcule a viscosidade cinemática a 100 C, m2/s 
b) calcule a difusividade térmica a 100 C, m2/s 
c) calcule o número de Prandtl a 100 C. 
d) assumindo que para ar a 1 atm, Pr=Sc e que Sc=constante mesmo com variação da 
temperatura, calcule D para ar a 25 C. Compare com o valor de D para o sistema O2-
N2 a 1 atm, 25 C. Tab 2.1 (Treybal Cap.2). 
Resposta: 2,09x10-5 m2/s 
 
10. Em uma determinação experimental do coeficiente de difusão DAB de éter etílico 
(A) em ar (B), utilizou-se um Tubo de STEFAN, como 
esquematizado na Figura. 
 
 
 Condições do experimento 
 z = 11,4 cm P = 706 mmHg 
 T = 23 C MA= 74 kg/kg-mol 
 S = 1,45 cm2 
 pressão de vapor do éter etílico a 23C 
 = 491,66 mmHg 
 
 
 Após ter estabilizado o sistema, mediu-se a variação de massa do éter num 
intervalo de tempo, obtendo-se 0,193 gramas em 80 minutos. Pede-se: 
a) O fluxo de éter (NA) observado, em g-mol/cm2.s. 
b) Descreva algumas considerações que podem ser feitas e determine o coeficiente de 
difusão experimental do éter etílico em ar a 23 C e 706 mmHg (obs: considerar 
concentração de éter nula na borda superior do frasco ou pressão parcial nula). 
 
 
 S 
 
 
 
 Z 
 
 
 
 Éter 
 
 
 
c) Determine o coeficiente de difusão a 25 C e 1 atm. 
Respostas: (a) 3,75x10-7 mol/cm2.s (b) 0,0938 cm2/s (c) 0,088 cm2/s