Transferência de Massa: Definições e Cálculos

Transferência de Massa Universidade Federal de Pernambuco Centro de Tecnologia e Geociências Departamento de Engenharia Química Programa de PósGraduação em Engenharia Química Prof Deivson Sales deivsonsalesufpebr Composição de uma mistura A B x CA CB Definição A transferência de massa é a massa em trânsito resultado de uma diferença de concentração das espécies em uma mistura Figura 1 A difusão de massa ocorre em líquidos e sólidos bem como em gases Entretanto desde que é influenciada fortemente pelo afastamento molecular a difusão ocorre mais nos gases do que nos líquidos e mais nos líquidos do que nos sólidos Figura 1 Transferência de massa por difusão Composição de uma mistura Uma mistura consiste em dois ou mais constituintes químicos espécies químicas A massa específica da espécie i ρi kgm³ em uma mistura é definida pela Equação 1 ρi ℳiCi 1 na qual ℳi kgmol é a massa molecular da espécie i e Ci molm³ é a concentração da espécie i na mistura A massa específica total da mistura ρ kgm³ é dada pela Equação 2 ρ i ρi 2 Obs ρ é dada pela Equação 2 apenas no sistema com igual velocidade média de cada espécie Composição de uma mistura A concentração da espécie i Ci na mistura é dada pela Equação 3 Ci ni V 3 na qual ni mol é o número de mol de i na mistura e V m³ é o volume da mistura A massa da espécie i mi kg na mistura se relaciona com ni pela Equação 4 mi ℳini 4 dessa forma ρi na mistura também pode ser representada pela Equação 5 ρi mi V 5 ωi ρi σi ρi ρi ρ i ωi 1 7 Composição de uma mistura A concentração total da mistura C molm³ é dada pela Equação 6 C i Ci 6 A fração mássica da espécie i ωi adimensional é dada pela Equação 7 A fração molar da espécie i xi adimensional na mistura para líquidos eou sólidos é representada pela Equação 8 xi Ci σi Ci Ci C i xi 1 8 yi Pi σi Pi Pi P i yi 1 9 Ci ni V Pi RT 10 Composição de uma mistura Para gases a fração molar da espécie i yi adimensional é dada pela Equação 9 na qual Pi Pa é a pressão parcial da espécie i na mistura gasosa e P Pa é a pressão total da mistura gasosa Caso se trate de um gás ideal a equação de estado que relaciona as variáveis termodinâmicas pressão temperatura volume e composição é representada pela Equação 10 C C i Ci σi ni V 1 RT i Pi P RT C n V P RT 11 Composição de uma mistura na qual R 8314 Jmol K é a constante universal dos gases ideais e T K é a temperatura da mistura Somando todas as concentrações representadas pela Equação 10 temse a equação de estado aplicada a mistura conforme a Equação 11 A relação entre a pressão total da mistura P Pa e a pressão parcial de cada espécie i Pi é chamada de Lei de Dalton conforme a Equação 12 C P i Pi 12 Referências Bibliográficas Bergman T L Lavine A S Incropera F P Dewitt D P Fundamentals of heat and mass transfer 7 ed New York John Wiley Sons 2011 Welty J R Wicks C E Wilson R E Rorrer S L Fundamentals of momentum heat and mass transfer 5 ed New York John Wiley Sons 2008 Bird R B Stewart W E Lightfoot E N Transport phenomena 2 ed New York John Wiley Sons 2002