materia prima

Páginas: 8 (1853 palavras) Publicado: 7 de outubro de 2014
Transferência de Massa – ENG005
Engenharia Química
2014.2
Prof. Douglas Merquior

1 – Fundamentos de Transferência
de Massa
Duque de Caxias, de 26 Ago a 16 Set 2014

1.1 Transferência de massa molecular (difusão)
 De acordo com a segunda lei da termodinâmica, haverá fluxo
de matéria de uma região de maior concentração de uma
espécie química para outra de menor concentração.
•Soluto – espécie que está sendo transferida
• Solvente – espécies químicas distintas do soluto
• Conjunto soluto/solvente – meio onde ocorre a
transferência de massa
 Transferência de massa é um fenômeno que ocorre devido à
diferença de concentração de um soluto num meio.
• Sentido do fluxo
 Maior concentração  Menor concentração

1.1 Transferência de massa molecular (difusão)
 Adiferença de concentração é a força motriz que impulsiona
o movimento do soluto de uma região para outra
• (Movimento da matéria) ∝ (Força motriz)
• A proporcionalidade (∝) está relacionada à resistência ao transporte
do soluto no meio ou, inversamente, à mobilidade do soluto no
meio.
• A resistência (ou mobilidade) está relacionada com a interação entre
o soluto e o meio.

1.2 Primeira Lei deFick
 A lei de Fick estabelece que o fluxo de massa por difusão molecular
de um componente numa mistura é diretamente proporcional ao
gradiente de concentração do componente na mistura.
𝑑𝐶 𝐴
𝐽 𝐴,𝑧 = −𝐷 𝐴,𝐵
𝑑𝑧


𝐽 𝐴,𝑧 é o fluxo difusivo da espécie A através da mistura de componentes A e B
na direção z
• 𝐷 𝐴,𝐵 é o coeficiente de difusão do espécie A na mistura das espécies A e B.

•𝑑𝐶 𝐴
𝑑𝑦

é o gradiente de concentração da espécie A na direção z.

 O sinal negativo indica que o fluxo de massa ocorre no sentido
contrário ao gradiente de concentração, ou seja, a difusão
molecular ocorre da região de maior para a de menor
concentração.

1.2 Primeira Lei de Fick
 Comparando-se:



𝐽 𝐴,𝑧 =

𝑑𝐶 𝐴
−𝐷 𝐴,𝐵
𝑑𝑧

• (Movimento da matéria) ∝ (Força motriz)

Pode-se observar que:
• o movimento da matéria está relacionado ao fluxo difusivo 𝐽 𝐴,𝑧 .

• a proporcionalidade (∝) está relacionada à resistência ao transporte do
soluto no meio ou, inversamente, à mobilidade do soluto no meio, ou
seja, a difusividade de A na mistura de A e B.
• a força motriz está relacionada ao gradiente de concentração da
espécie A na direção z.

1.3 O Coeficientede Difusão
 A lei de Fick
𝐽 𝐴,𝑧 = −𝐷 𝐴,𝐵

𝑑𝐶 𝐴
𝑑𝑧

• estabelece que o fluxo de massa por difusão molecular de um
componente numa mistura é diretamente proporcional ao gradiente
de concentração do componente na mistura.
• o coeficiente de difusão 𝐷 𝐴,𝐵 é a constante de proporcionalidade que
relaciona a resistência do soluto de se movimentar no meio, ou seja,
mensura a capacidade de umsoluto de se mover num determinado
meio.
• em outras palavras, o coeficiente de difusão 𝐷 𝐴,𝐵 fornece a
característica particular da interação entre um soluto e um meio,
aplicável na lei de Fick, cuja validade é geral.

1.3 O Coeficiente de Difusão
 Coeficientes de difusão a serem determinados para diversos
processos e, em cada processo, para uma determinada
combinação de espéciesquímicas.
 Alguns processos típicos:
• difusão em gases
• difusão em líquidos
• difusão de (não) eletrólitos em soluções líquidas diluídas /
concentradas
• difusão em sólidos cristalinos
• difusão em sólidos porosos
• difusão em membranas

1.3 O Coeficiente de Difusão
 Como exemplo, a difusão em gases para o par apolar A e B
pode ser calculado pela equação (1.32) (Cremasco, 1998),
obtidapela aplicação da teoria cinética dos gases:


𝐷 𝐴,𝐵 = 1,053 ×

3 2
−3 𝑇
10
𝑃𝑑 𝐴𝐵 2

1
𝑀𝐴

+

1 1 2
𝑀𝐵

equação (1.32)

 T em K, P em g.cm/s2 , diâmetro de colisão 𝑑 𝐴𝐵 em cm
 𝐷 𝐴,𝐵 calculado em cm2 s
 𝑑 𝐴𝐵 toma por base o diâmetro atômico (hipótese que considera
moléculas como esferas rígidas)

 A Tabela de 1.1 de Cremasco (1998) apresenta os coeficientes
de...
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