P1 2009.1

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P1 de Transferência de Massa 
QUI 1818 – 2009.1 
 
Questão Valor Nota 
1a 1.5 
1b 1.5 
2 2.0 
3 2.0 
4a 1.5 
4b 1.5 
Total 10,0 
 
1 – No tratamento de água, o gás cloro (Cl2) é misturado com ar e borbulhado na água. 
O cloro se dissolve na água e atua como desinfetante. Se as pressões parciais de Cl2 na 
entrada e na saída de um filme de ar estagnado de 10 mm de espessura, a 300K e 
pressão total 1 atm, são 0,1 e zero atm, respectivamente, calcule: 
 
(a) O fluxo de Cl2 no filme de gás; 
(b) O valor da concentração de Cl2 (mol/cm3) no meio do filme. 
 
Difusividade do Cl2 no ar: 0,14 cm2/s. 
Constante dos gases: 82.1 atm.cm3/mol.K. 
 
2 – Partículas esféricas densas de carbono reagem com o gás CO2 formando o gás CO, 
de acordo com a reação de Boudouard: C(s) + CO2 (g) → 2CO (g). Calcule a velocidade 
inicial de consumo da partícula (em g/s) supondo controle por difusão através do filme 
de gás que envolve a partícula. 
 
Difusividade do CO2 no CO: 1,88 cm2/s 
Raio das partículas: 1 mm 
Temperatura: 1000oC 
Pressão total: 1 atm 
Pressão parcial de CO2 na corrente gasosa: 0,8 atm 
Espessura do filme: 0,1 mm 
Massa molar do carbono: 12 g/mol 
 
3 – Quando ar escoa sobre a superfície de um banho de ferro líquido, o ferro se 
vaporiza, difunde através de um filme e reage com o oxigênio, formando uma fuligem 
de FeO sólido. Supondo que a taxa de formação do FeO sólido é 2,50x10-2 kg/m2.s e é 
controlada pela de difusão do vapor de ferro no filme, determine a distância a partir da 
superfície do ferro líquido que a fuligem é formada. Despreze o bulk flow. 
 
Coeficiente de difusão do vapor de ferro no nitrogênio: 6,00x10-5 m2/s (1873 K) 
Pressão de vapor saturado do ferro líquido: 45,35Tln27,1
T
45390pln oFe +−−= 
( oFep obtida em Pa) 
Pressão total = 101300 Pa 
Constante dos gases = 8,3144 J/mol.K 
Peso molecular do FeO = 0,07185 kg/mol 
 
4 – Peças secas de isopor são expostas a uma ducha de água durante 6 horas. Se a 
difusividade da água no isopor é 1,85x10-4 cm2/s, determine a quantidade de água por 
grama de isopor, após 6 horas, no centro das peças com as formas abaixo. Suponha que 
a concentração na superfície das formas é 1 g de água/g de isopor e que kC → ∞. 
 
(a) cilindros longos com 4 cm de diâmetro; 
(b) cilindros com 4 cm de diâmetro e 4 cm de altura.