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O transporte de massa, através do mecanismo da difusão, ocorre entre meios em que há um gradiente de concentração e se trata de um processo termicamente ativo. As equações de transporte para esse caso são conhecidas como as Leis de Fick. Em um processo de difusão unidimensional de massa, em condições estacionárias e com coeficiente de difusão constante, o equacionamento é representado segundo a primeira Lei de Fick: onde q = fluxo mássico (kg/m2s); D = coeficiente de difusão (m2/s); C = concentração da espécie química (kg/m3). Em uma análise experimental, foi determinado que a formulação empírica da função de concentração de uma espécie química A se difundindo através de uma espécie química B é CA(x) = 6*ln(x2) - 3*(x), em condições estacionárias. Diante disso, determine o fluxo de transferência de massa da espécie química A ao se difundir na espécie química B, considerando que o coeficiente de difusão do meio é de 2x10-10 m2/s, em 2,0 cm abaixo da superfície da espécie química B. Selecione a resposta:
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Vitor

há 4 dias

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há 4 dias

Para calcular o fluxo de transferência de massa da espécie química A utilizando a primeira Lei de Fick, precisamos seguir os seguintes passos: 1. Identificar a equação da primeira Lei de Fick: \[ q = -D \frac{dC}{dx} \] onde \( q \) é o fluxo mássico, \( D \) é o coeficiente de difusão e \( \frac{dC}{dx} \) é o gradiente de concentração. 2. Encontrar a função de concentração: A função dada é \( C_A(x) = 6 \ln(x^2) - 3x \). 3. Calcular a derivada da função de concentração: Precisamos calcular \( \frac{dC_A}{dx} \): \[ \frac{dC_A}{dx} = \frac{d}{dx}(6 \ln(x^2) - 3x) = \frac{d}{dx}(12 \ln(x) - 3x) = \frac{12}{x} - 3 \] 4. Substituir \( x = 0,02 \) m (2,0 cm): \[ \frac{dC_A}{dx} \bigg|_{x=0,02} = \frac{12}{0,02} - 3 = 600 - 3 = 597 \, \text{kg/m}^4 \] 5. Substituir na equação da primeira Lei de Fick: Agora, substituímos \( D = 2 \times 10^{-10} \, \text{m}^2/\text{s} \) e \( \frac{dC_A}{dx} = 597 \, \text{kg/m}^4 \): \[ q = -D \frac{dC_A}{dx} = - (2 \times 10^{-10}) (597) = -1,194 \times 10^{-7} \, \text{kg/m}^2\text{s} \] O fluxo de transferência de massa da espécie química A ao se difundir na espécie química B é aproximadamente \( -1,194 \times 10^{-7} \, \text{kg/m}^2\text{s} \). Se precisar de mais alguma coisa, é só avisar!

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