UNIVERSIDADE ESTATADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA

DEP. DE TECNOLOGIA RURAL E ANIMAL CAMPUS DE ITAPETINGA

DISCIPLINA: Fenômenos de Transporte II PROFESSORA: Cristiane Martins Veloso

EXERCÍCIOS-TRANSFERÊNCIA DE MASSA 1. Uma panela aberta com 0,2 m de diâmetro e 80 mm de altura (acima da água a 27 ºC) está exposta ao ar ambiente a 27 ºC e 25% de umidade relativa. Determine a taxa de evaporação, admitindo que ocorra somente difusão mássica. Determine a taxa de evaporação considerando também o movimento global. Resp.: (a) 1,087x10-8 kmol/s; (b) 1,107x10-8 kmol/s 2. Considere uma mistura de gases ideais composta por n espécies. (a) Deduza uma equação para determinar a fração mássica da espécie i a partir do conhecimento da fração molar e da massa molar de cada uma das n espécies. Deduza uma equação para determinar a fração molar da espécie i a partir do conhecimento da fração mássica e da massa molar de cada uma das n espécies. (b) Em uma mistura contendo frações molares de O2, N2 e CO2, qual é a fração molar de cada espécie? Em uma mistura contendo frações mássicas iguais de O2, N2 e CO2, qual é a fração molar de cada espécie? Resp.: (b) 0,31; 0,27; 0,42; 0,35; 0,40; 0,25 3. Um medicamento encontra-se no interior de um velho frasco farmacêutico de vidro. A boca está fechada com uma rolha de borracha que tem 20 mm de altura, com 10 mm de diâmetro na extremidade inferior se alargando até 20 mm na extremidade superior. A concentração molar do vapor do medicamento na rolha é de 2x10-3 kmol/m3 na sua superfície inferior e é desprezível na superfície superior. Sendo a difusividade mássica do medicamento na borracha de 0,2x10-9 m2/s, ache a taxa (kmol/s) na qual o vapor sai pela rolha. Resp.: 3,14 x 10-15 kmol/s 4. As emissões de óxido nítrico (NO) pela descarga de automóveis podem ser reduzidas com o uso de um conversor catalítico, onde a seguinte reação ocorre na superfície catalítica: NO + CO → (1/2) N2 + CO2 . A concentração de NO é reduzida pela passagem dos gases de exaustão sobre a superfície do catalisador, e a taxa de redução no catalisador é governada por uma reação de primeira ordem descrita pela Eq. 14.66. Como uma primeira aproximação, pode-se supor que o NO atinge a superfície por difusão unidirecional através de uma fina película de gás com espessura L que se encontra adjacente a superfície. Fazendo referência a Fig. 14.7, considere uma situação na qual o gás de exaustão está a 500 ºC e 1,2 bar, e a fração molar do NO é de xA,L =0,15. Para DAB=10-4 m2/s; k1”=0,05 m/s e espessura de película L=1 mm, qual e a fração molar de NO na superfície do catalisador e qual é a taxa de remoção do NO para a superfície com área de A=200 cm2. Resp.: (a) 0,10; (b) 5,61x10-5 kg/s 5. Oxigênio gasoso é mantido a pressões de 2 bar e 1 bar nos lados opostos de uma membrana de borracha, que possui uma espessura de 0,5 mm, e o sistema inteiro se encontra a 25 ºC. Qual é o fluxo difusivo molar de O2 através da membrana? Quais são as concentrações molares de O2 em ambos os lados da membrana (do lado de fora da borracha)? Resp.: (a) 1,31x10-9 kmol/(m2s); (b) 0,0807 kmol/m3; 0,0404 kmol/m3 7. Hélio gás a 25 ºC e 4 bar está contido no interior de um cilindro de vidro com 100 mm de diâmetro interno e parede com 5 mm de espessura. Qual é a taxa de perda de massa de hélio por unidade de comprimento do cilindro? Resp.: 1,9 x10-14 kg/(s.m)

8. Considere a difusão radial de uma espécie gasosa (A) através da parede de um tubo plástico (B), na presença de reações químicas que proporcionam o consumo da espécie A a uma taxa de

AN& (kmol/(s.m3)). Deduza uma equação que descreva a concentração molar da espécie A no plástico. 9. Carvão pulverizado, com partículas que podem ser aproximadas por esferas com raio r0=1 mm, é queimado em uma atmosfera de oxigênio puro a 1450 K e 1 atm. Oxigênio é transferido para a superfície das partículas por difusão, onde é consumido na reação C + O2 → CO2. A taxa de reação é de primeira ordem e tem a forma )( 0

"1

"

22rCkN OO −=& , onde k1” = 0,1 m/s. Desprezando

variações em r0, determine a taxa de consumo molar de O2, em kmol/s, em condições de regime estacionário. A 1450 K, o coeficiente de difusão binária de O2 em CO2 é de 1,71x10-4 m2/s. Resp.: 6,66x 10-9 kmol/s