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Uma chapa de aço está submetida a um meio com nitrogênio gasoso e uma temperatura de 1200 oC, onde é aplicada uma elevada pressão na face superior ...

Uma chapa de aço está submetida a um meio com nitrogênio gasoso e uma temperatura de 1200 oC, onde é aplicada uma elevada pressão na face superior da chapa. Além disso, verifica-se que após certo tempo é atingido uma condição de difusão em estado estacionário. O coeficiente de difusão do nitrogênio no aço a essa temperatura é de 6 x10-11 m2/s, e o fluxo de difusão do nitrogênio é de 1,2 x 10-7 kg / (s.m2). Sabe-se também que a concentração de nitrogênio no aço na superfície de alta pressão é de 4 kg/m3. Neste contexto pede-se: a) Qual é a equação da distribuição de concentração do nitrogênio na placa (assuma distribuição linear). b) Qual a profundidade, a partir do lado de alta pressão em que a concentração será de 2,0 kg/m3?

Uma chapa de aço está submetida a um meio com nitrogênio gasoso e uma temperatura de 1200 oC, onde é aplicada uma elevada pressão na face superior da chapa.
Após certo tempo é atingido uma condição de difusão em estado estacionário.
O coeficiente de difusão do nitrogênio no aço a essa temperatura é de 6 x10-11 m2/s.
O fluxo de difusão do nitrogênio é de 1,2 x 10-7 kg / (s.m2).
A concentração de nitrogênio no aço na superfície de alta pressão é de 4 kg/m3.
Qual é a equação da distribuição de concentração do nitrogênio na placa (assuma distribuição linear).
Qual a profundidade, a partir do lado de alta pressão em que a concentração será de 2,0 kg/m3?

Essa pergunta também está no material:

Lista - Difusão - Ciência dos materiais
3 pág.

Química Geral I Universidade Federal da Grande DouradosUniversidade Federal da Grande Dourados

Respostas

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a) A equação da distribuição de concentração do nitrogênio na placa pode ser dada por: c(x) = c0 - (c0 - cs) * (x/L), onde c0 é a concentração de nitrogênio na superfície de alta pressão (4 kg/m³), cs é a concentração de nitrogênio na superfície de baixa pressão (0 kg/m³), x é a distância a partir da superfície de alta pressão e L é o comprimento da chapa. b) Para encontrar a profundidade em que a concentração será de 2,0 kg/m³, basta substituir c(x) por 2,0 kg/m³ na equação encontrada em a) e resolver para x. Assim, temos: 2,0 = 4 - (4 - 0) * (x/L) 2,0 = 4 - 4x/L 4x/L = 2 x/L = 0,5 x = 0,5L Portanto, a profundidade em que a concentração será de 2,0 kg/m³ é de 0,5 vezes o comprimento da chapa.

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