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Química

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Considere a difusão de líquidos diluídos a pressão de 1 atm na qual amônia (espécie química A) se difunde em água (espécie química B) a T = 285K e que a mistura esteja suficientemente diluída para que a concentração molar total (C) possa ser admitida como constante. A massa molar de NH3 é MMNH3 = 17,03 kg/kmol. Calcule o fluxo mássico (J dif.,A), em kg/m²·s, se o gradiente de concentração em um local específico for igual a dCa/dx = -2,3 kmol/(m³·m). Considere o coeficiente de difusão da amônia em água (DAB) a 285K igual a 1,6 x 10-9 m2/s.
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Airton Siemionko

há 2 semanas

Respostas

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há 2 semanas

Para calcular o fluxo mássico (J dif.,A) da amônia (NH₃) se difundindo em água, podemos usar a lei de Fick para a difusão, que é dada pela seguinte fórmula: \[ J_{dif.,A} = -D_{AB} \cdot \frac{dC_A}{dx} \] Onde: - \( J_{dif.,A} \) é o fluxo mássico da amônia (em kg/m²·s). - \( D_{AB} \) é o coeficiente de difusão da amônia em água (em m²/s). - \( \frac{dC_A}{dx} \) é o gradiente de concentração da amônia (em kmol/m³·m). Primeiro, precisamos converter o gradiente de concentração de kmol/m³·m para mol/m³·m, já que a massa molar está em kg/kmol. Sabemos que 1 kmol = 1000 mol, então: \[ \frac{dC_A}{dx} = -2,3 \, \text{kmol/(m³·m)} \times 1000 \, \text{mol/kmol} = -2300 \, \text{mol/(m³·m)} \] Agora, substituímos os valores na fórmula. A massa molar da amônia (MMNH₃) é 17,03 kg/kmol, então a concentração em kg/m³ pode ser obtida multiplicando a concentração em mol/m³ pela massa molar: \[ C_A = \frac{dC_A}{dx} \times MM_{NH₃} = -2300 \, \text{mol/m³} \times \frac{17,03 \, \text{kg/kmol}}{1000 \, \text{mol/kmol}} = -39,25 \, \text{kg/m³} \] Agora, substituímos os valores na equação de Fick: \[ J_{dif.,A} = - (1,6 \times 10^{-9} \, \text{m²/s}) \cdot (-2300 \, \text{mol/(m³·m)}) \] Calculando: \[ J_{dif.,A} = 1,6 \times 10^{-9} \cdot 2300 = 3,68 \times 10^{-6} \, \text{kg/m²·s} \] Portanto, o fluxo mássico \( J_{dif.,A} \) da amônia em água é aproximadamente \( 3,68 \times 10^{-6} \, \text{kg/m²·s} \).

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