Resumo pmbok 11

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Fundamentos de Transferência de Massa

A transferência de massa é o processo de transporte onde existe a migração de uma ou mais espécies químicas em um dado meio, podendo esse ser sólido, líquido ou gasoso.
Na disciplina de Fenômenos de Transporte: Energia, a segunda da área de Fenômenos de Transporte, viu-se que o gradiente de temperatura é a força motriz que causa o transportede energia. Nesta disciplina, ver-se-á que quando um sistema contém dois ou mais componentes cujas concentrações variam de um ponto a outro existe uma tendência natural a minimizar essas diferenças de concentração de forma a atingir uma concentração de equilíbrio. O gradiente de massa é, portanto, a força motriz do transporte de massa.
Essa tendência natural de transferir um constituinte deuma região de alta concentração para uma região de baixa concentração é denominada transferência de massa.
Exemplos:
a) O endurecimento de aços;
b) A remoção de poluente a partir de uma corrente de descarga por absorção;
c) A operação de filtragem utilizando membranas;
d) Difusão de nêutrons em um reator nuclear.
e) A difusão de substâncias adsorventes dentrodos poros de carvão ativado.
f) A taxa de catálise química e reações biológicas.
Mais facilmente de entender é a transferência de massa que existe em uma xícara de café com açúcar. Um torrão de açúcar difunde-se no café mesmo sem agitação (transferência difusiva), uma vez agitado o café, essa transferência ocorre de forma mais rápida (transferência simultânea, difusiva e convectiva).Então, os mecanismos de transferência de massa, assim como os de transferência de calor, são; difusão (similar a condução) e convecção, ou ainda, os dois de forma simultânea. A massa pode ser transferida por movimento molecular, quando não existe movimento do fluido, ou ainda entre duas superfícies sólidas, a chamada difusão, ou com o auxilio do movimento do fluido, exatamente da mesmaforma como o calor. Figura 1.
[pic]
Figura 1. Diagrama esquemático para transporte de massa.

Transporte molecular de massa:

Desde aproximadamente 1815 observava-se que, em uma mistura de gases (não necessariamente em movimento macroscópico e contendo mais de uma espécie química), quando as concentrações relativas variavam em relação à posição existia um movimentonatural destas espécies no sentido de diminuir as desigualdades, isto é, uma busca a uma condição de equilíbrio de concentração. Essa transferência, independente do movimento do fluido, é definida como difusão molecular. O fluxo líquido de cada espécie molecular ocorre na direção de um gradiente negativo de concentração. No caso específico de misturas gasosas foi possível deduzir uma explicação lógicausando a teoria cinética dos gases.
Em temperaturas superiores ao zero absoluto, as moléculas individuais de cada espécie encontram-se em movimento, no interior da mistura gasosa, e comportam-se de forma independente em relação a outras moléculas de diferentes espécies químicas que lá estejam. Eventualmente podem chocar-se, menos entre moléculas de soluto, mais entre moléculassoluto-solvente. Os resultados destas colisões, soluto-solvente, principalmente, dão origem às trajetórias das moléculas de soluto, eventualmente até uma região de mais baixa concentração.


1ª Lei de Fick[1] – Equação de Fick para taxa de transporte
Definições e relações necessárias
Concentração:
[pic]
Figura 2. Elemento de volume que contém as espécies A e B em uma misturagasosa
Concentração mássica ou massa específica:
A concentração mássica ou a massa específica, ρA, da espécie A, em uma mistura, é a razão entre massa de A e o volume no qual essa massa está contida, isto é:
[pic] e ρ é a concentração mássica total. Usando o elemento apresentado na Figura 2, ρ é dado pela soma de ρA e ρB., isto é:
[pic]; [pic]
De onde: [pic],...
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