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(CESGRANRIO) A difusão unidimensional de uma substância A ocorre através de uma membrana plana, que é formada por um material polimérico B, de espe...

(CESGRANRIO) A difusão unidimensional de uma substância A ocorre através de uma membrana plana, que é formada por um material polimérico B, de espessura L igual a 1 milímetro. As concentrações molares da substância A nas superfícies interna e externa da membrana são iguais a 0,04 kmol/m3 e 0,01 kmol/m3, respectivamente. Sabendo-se que o coeficiente de difusão da substância A no material polimérico B (DAB) é igual a 10-9 m2 /s, o fluxo molar de A através da membrana, expresso em kmol/s.m2, é igual a

a. 4,0×10-8
b. 3,0×10-11
c. 4,0×10-11
d. 3,0×10-14
e. 3,0×10-8

Essa pergunta também está no material:

AVIV transferencia calor e massa
7 pág.

Transferência de Calor e Massa

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Para calcular o fluxo molar de A através da membrana, podemos utilizar a Lei de Fick para difusão unidimensional: J = -DAB * dC/dx Onde: J = fluxo molar de A através da membrana (kmol/s.m2) DAB = coeficiente de difusão da substância A no material polimérico B (10-9 m2/s) dC/dx = gradiente de concentração de A na direção x (kmol/m4) Como a difusão é unidimensional, podemos considerar que o gradiente de concentração é dado por: dC/dx = (C1 - C2) / L Onde: C1 = concentração molar de A na superfície interna da membrana (0,04 kmol/m3) C2 = concentração molar de A na superfície externa da membrana (0,01 kmol/m3) L = espessura da membrana (1 mm = 0,001 m) Substituindo os valores na equação do gradiente de concentração, temos: dC/dx = (0,04 - 0,01) / 0,001 = 30 kmol/m4 Substituindo os valores na equação do fluxo molar, temos: J = -DAB * dC/dx = -10^-9 * 30 = -3×10^-8 kmol/s.m2 Como o fluxo é negativo, isso significa que a substância A está difundindo da superfície interna para a superfície externa da membrana. Portanto, o valor absoluto do fluxo molar é: |J| = 3×10^-8 kmol/s.m2 Assim, a alternativa correta é a letra E) 3,0×10-8.

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