Transferência de Massa

Questão 1 25 pontos Um gás tóxico está escoando dentro de uma mangueira de borracha cilíndrica semipermeável com diâmetros interno e externo de 3 mm e 11 mm respectivamente e 1m de comprimento Quando o sistema de escoamento do gás é desligado este se acumula na mangueira a 2 atm e 27C e difundese lentamente através da borracha para o meio externo Calcule a taxa de difusão em estado estacionário desse gás através da parede da mangueira e verifique se a taxa ultrapassa o limite estabelecido pela legislação De acordo com a legislação vigente a taxa de gás liberado através da mangueira para o ambiente enquanto o sistema estiver desligado não pode ultrapassar 30 x 1012 mol de gás s1 Se a taxa ultrapassa o valor permitido qual ou quais modificações você sugere serem realizadas no sistema para diminuir essa taxa de difusão Considere o coeficiente de difusão do gás na mangueira igual a 018 x 109 m² s1 e a solubilidade S do gás na mangueira igual a 0053 mol de gásm³ de sólido atm Utilize a relação para o soluto A CA SPA22414 onde CA e PA são concentração e pressão parcial de soluto A à mesma temperatura Questão 2 Uma haste cilíndrica de grafite carbono puro com 25 cm de comprimento e 2 cm de diâmetro é inserida em uma corrente de ar a 1100K e 2 atm de pressão O fluxo de gás cria uma camada limite de gás estagnado com 5mm de espessura ao redor da superfície externa da haste A alta temperatura o carbono sólido grafite oxida a dióxido de carbono gasoso Cs O2g CO2g A reação de oxidação é limitada pela difusão molecular do oxigênio através do filme gasoso no dióxido de carbono A composição da corrente de ar bulk permanece constante 21O2 e 79N2 Considere o coeficiente de difusão do oxigênio no dióxido de carbono de 0708 cm² s1 a Estime a taxa inicial de CO2 produzida a partir da queima da haste de grafite assumindo que a reação de superfície é limitada pela difusão 25 pontos b Quanto tempo levará para a haste de desaparecer lentamente Considere a densidade do grafite sólido de 225 g cm3 25 pontos Questão 3 25 pontos Um importante passo para a purificação de isótopos de urânio envolve a conversão de urânio a hexafluoreto de urânio Us 3F2g UF6g Neste processo o UF6 é preparado pela exposição de pellets esféricos de urânio ao gás flúor F2 a 1000K e pressão de 1 atm A difusão molecular do gás flúor para a superfície do pellet é a etapa de controle da reação Se a reação ocorre irreversivelmente e instantaneamente sobre a superfície do pellet e o coeficiente de difusão do F2 no UF6 é 0273 cm² s1 a 1000K e 1 atm determine a taxa de produção de UF6 quando o diâmetro do pellet é de 04 cm A resolução dos exercícios deve conter todos os passos realizados considerações e equações utilizadas para encontrar a resposta As integrais podem ser resolvidas diretamente consultando tabelas de integração ou aplicativos deixando explícita a apenas a substituição dos extremos de integração Dados Calculadora de integral para conferência httpsptsymbolabcomsolverdefiniteintegralcalculator Tabela de integrais 1 11ax dx Solução 1a ln 1 ax C 2 1x dx Solução ln x C 3 1x² dx Solução 1x C Constante R 0082 L atm mol1 K1 8314 m³ Pa mol1 K1 Equações Eq da continuidade CAt NA ẐA Eq geral do fluxo de A para mistura binária AB ou multicomponentes NA DAB CA yAΣ N