No fenômeno de transferência de massa para uma mistura gasos...

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Q2404625 Química

No fenômeno de transferência de massa para uma mistura gasosa binária formada pelos gases A+B, o fluxo molar do componente A na direção z (NA, mol.s-1.m-2) pode ser calculado pela expressão:


NA=NA+NBNA. zDAB . c. ln [(NA+NBNA)(ccA1)(NA+NBNA)(ccA2)]


Essa equação é aplicada para difusão na direção de z com NA e NB constantes e em estado estacionário. Nesse contexto, assinale a opção CORRETA.

Alternativas

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Alternativa Correta: E - A equação para contradifusão equimolar em líquidos é a mesma que a dos gases, porém as concentrações (c) são substituídas pela densidade média entre os pontos 1 e 2 devido à variação da densidade ao longo da difusão.

Comentário: Esta questão trata da transferência de massa em misturas gasosas binárias, um conceito central em Cinética Química. A equação apresentada no enunciado aborda a difusão de um componente em um meio gasoso ou líquido e é essencial para entender processos de separação e mistura de substâncias.

Resumo Teórico: A difusão é o processo pelo qual moléculas se movem de uma região de maior concentração para uma de menor concentração. No contexto de gases e líquidos, a Lei de Fick é frequentemente usada para descrever este fenômeno. Em gases, as concentrações podem ser tratadas diretamente, mas em líquidos, a densidade pode variar significativamente, o que requer ajustes na forma de calcular a difusão.

Justificativa para a Alternativa Correta (E): Em líquidos, devido à variação da densidade ao longo da difusão, é mais apropriado usar a densidade média em vez da concentração molar. Isso ocorre porque a densidade é uma medida que leva em consideração a massa total do sistema, que pode variar com a difusão dos componentes.

Análise das Alternativas Incorretas:

A: Esta alternativa está incorreta porque a difusividade (DAB) de gases geralmente aumenta com o aumento da temperatura, mas ela também pode aumentar com a diminuição da pressão, o que não foi abordado corretamente na afirmação.

B: A equação apresentada para contradifusão equimolar não está correta. Na contradifusão equimolar de gases, os fluxos molares dos dois componentes são iguais e opostos, o que simplifica a equação para não incluir um termo de soma de concentrações.

C: A velocidade de escoamento, de fato, pode ter impacto em sistemas industriais onde o fluxo convectivo é relevante, contrariando a afirmação de que não teria efeito.

D: A simplificação para quando um gás está estagnado (difusão de A através de B) não foi corretamente exposta nesta alternativa, pois não considera o fenômeno de convecção que pode ocorrer mesmo em gases estagnados.

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