Lei de fick

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Transferência de Massa - Série Concursos Públicos Curso Prático & Objetivo

TRANSFERÊNCIA DE MASSA
A transferência de massa em sentido lato poderá ser entendida como o movimento espacial da matéria. Como exemplos, refira-se o movimento de um fluido numa conduta ou em torno de corpos. No entanto, “transferência de massa” é geralmente entendida no seu sentido mais estrito, referindo-se aomovimento de um componente específico (A, B…) num sistema de vários componentes. Existindo regiões com diferentes concentrações, ocorrerá transferência de massa no sentido das zonas onde a concentração desse componente é mais baixa. Essa transferência pode ocorrer pelo mecanismo da difusão molecular ou da convecção . Recorde-se que a concentração é geralmente -3 -3 definida como a quantidade desubstância (em moles ou massa) por unidade de volume ([CA]=mol.m ; [ρA]=kg.m sendo ρA=CA.MA em que MA é a massa molar de A). Em gases perfeitos, a concentração de cada gás individual pode ser calculada a partir da sua pressão parcial, pA: CA=pA/(R.T), onde T é a temperatura absoluta (K) e R a constante -1 -1 dos gases perfeitos (8,314 J.mol .K ). Da mesma forma, a concentração total de todas as espécies(C) está relacionada com a pressão total, P na forma C=P/(R.T). Por sua vez, a fracção molar de um componente A numa mistura é o quociente entre o número de moles de A, nA, e o número total de moles, ntotal, isto é, xA=nA/ntotal e yA=nA/ntotal, num líquido e num gás, respectivamente. Num gás a fracção molar pode ser relacionada com a pressão parcial através da lei de Dalton yA=pA/P e é também igualà percentagem volumétrica (%V/V). Por exemplo, existindo 20% (V/V) de NH3 no ar, então yNH3=0,2.

Muitas ocorrências do dia-a-dia envolvem transferência de massa: processo de solubilização de açúcar no chá, favorecido pela agitação de uma colher, solubilização de sal em água, preparação de um chá por infusão (Fig.11), evaporação de água na superfície de uma piscina e transporte através do arenvolvente, secagem de um tronco de madeira após o corte e correspondente transporte da humidade através dos poros da madeira até à sua superfície, solubilização de oxigénio em água num aquário para consumo dos peixes, arejamento de reservatórios de água, solubilização de oxigénio num meio nutriente para consumo de microorganismos num processo de fermentação aeróbia, transferência de reagentes para asuperfície de um catalisador, onde ocorre uma reacção…

Transferência de Massa - Série Concursos Públicos Curso Prático & Objetivo

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Transferência de Massa - Série Concursos Públicos Curso Prático & Objetivo

Figura 11: Preparação de chá por infusão (extracção sólido/líquido seguido de difusão). O processo de transferência de massa é favorecido pela agitação da colher (convecção).2.1 LEIS DE EQUILÍBRIO ENTRE FASES A transferência de massa através de uma fase ou entre duas fases passando a fronteira entre elas (líquida-líquida, líquida-sólida, gás-líquida ou gás-sólida) requer um afastamento das condições de equilíbrio. Por exemplo, poder-se-á dissolver sal numa panela com água até a concentração de sal na água atingir o valor máximo, designado por solubilidade, a qualdepende da temperatura da água. Outro exemplo, é a secagem da roupa, que ocorrerá mais rapidamente se o ar estiver mais seco (isto é, quando a pressão parcial de vapor de água no ar estiver mais afastada do seu valor máximo, sendo este dado pela pressão de vapor correspondente à temperatura considerada). Os valores das concentrações de equilíbrio entre fases (CAF1, CAF2, respectivamente na fase 1 efase 2) são apresentados na literatura sob variadas formas: tabelas, gráficos, coeficientes de distribuição ou partição e equações do tipo F1 F2 CA =m.CA . Nalguns casos é possível obter uma expressão analítica simples como os equilíbrios líquido-gás descritos pela Lei de Henry, válida para misturas diluídas (eq. 19), ou os descritos pela lei de Raoult (eq. 20) onde pA é a pressão parcial do...
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