Questão 1
Uma placa de ferro é exposta a 820 °C a uma atmosfera rica em carbono em um de seus lados e a uma atmosfera deficiente em carbono no outro lado. Se uma condição de regime estacionário é atingida, calcule o fluxo difusional do carbono por meio do carbono pela placa, caso as concentrações de carbono nas posições a 10 e a 20 mm abaixo da superfície carbonetante sejam de 1.5 e 1.0 k/m3 respectivamente Considere um coeficiente de difusão de 3 x 10 -11 m2/s nessa temperatura. Assinale a alternativa que apresenta o valor do fluxo difusional
A
-1.5 x 10-9kg/m2s
B.
2,0 x 10-9kg/m2s.
C
1,5 x 10-9kg/m2s
D
-2.5 x 10-9kg/m2s
E
2.5 x 10-9kg/m2s
O fluxo difusional do carbono pela placa de ferro é de 1,5 x 10^-9 kg/m²s. A alternativa correta é a letra C. Para calcular o fluxo difusional, é necessário utilizar a Lei de Fick, que relaciona o fluxo difusional com o coeficiente de difusão, a área de difusão, a variação de concentração e a distância percorrida pelo difusante. Assim, temos: J = -D (dc/dx) Onde: J = fluxo difusional (kg/m²s) D = coeficiente de difusão (m²/s) dc/dx = variação de concentração (kg/m³m) x = distância percorrida pelo difusante (m) Substituindo os valores fornecidos na questão, temos: J = - (3 x 10^-11) [(1,5 - 1,0) / (20 x 10^-3 - 10 x 10^-3)] J = - (3 x 10^-11) [0,5 / 10 x 10^-3] J = - (3 x 10^-11) x 50 J = - 1,5 x 10^-9 kg/m²s Portanto, o fluxo difusional do carbono pela placa de ferro é de 1,5 x 10^-9 kg/m²s, alternativa C.
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