AULA 1: Visão Geral sobre Conservação de Massa e Energia (Transferência
de Massa)
PROFESSOR: Msc. Eng. Douglas Alberto Rocha de Castro.
MANAUS
2019
CURSO: BACHARELADO EM ENGENHARIA QUÍMICA
DISCIPLINA: CONSERVAÇÃO DE MASSA E ENERGIA
TURMA: 0120- A
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Conservação de Massa e Energia, Slides de Química
Aula 1 - Resumo em pptx. Fenômeno de transporte de Transferência de Massa.
Tipologia: Slides
2020
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AULA 1: Visão Geral sobre Conservação de Massa e Energia (Transferência
de Massa)
PROFESSOR: Msc. Eng. Douglas Alberto Rocha de Castro. MANAUS 2019 CURSO: BACHARELADO EM ENGENHARIA QUÍMICA DISCIPLINA: CONSERVAÇÃO DE MASSA E ENERGIA TURMA: 0120 - A
Conservação de Massa e Energia Que olhar deve ser lançado à ciência da transferência de massa? Antes de qualquer um, é necessário termos a consciência de que ela é inerente à natureza. BIG BANG AÇÚCAR NA XÍCARA DE CAFÉ. Havia, matéria/energia, estava concentrado numa singularidade, da qual tudo se diluiu.
Conservação de Massa e Energia
Na medida em que concebemos a sala como sistema , torna-se possível a nossa percepção da realidade, nas formas ampla e restrita. A realidade ampla compreende tudo o que existe no mundo objetivo, ou seja, aquilo toca nossos sentidos – no caso, volume e espécies. Na sua forma restrita, a realidade fundamenta-se no que pode vir acontecer – as pessoas permanecerem ou não nos seus lugares. O que ocorrerá depende da situação ou estado do sistema observado. É por intermédio de um estado que expressamos a modificação das coisas. Quando notamos essa diferença , tomamos contato com o fenômeno.
OUTRO EXEMPLO: Observe o que acontece com um saquinho de chá ao procedermos a sua imersão em água quente. Existe cor mais escura na região próxima ao invólucro do chá do que em outra afastada: houve a diluição do chá no líquido.
Conservação de Massa e Energia O engenheiro ao tentar entender, analisar ou projetar um processo deve se basear em equações matemáticas que reflitam o comportamento do sistema em estudo , de forma que possa tomar as decisões necessárias em relação ao processo. Independente do tipo do processo ou equipamento, por mais simples ou mais complexo que seja, ele estará sujeito às mesmas leis da física e da química , principalmente no que concerne às leis de conservação de massa, energia e momento.
No estudo de Fenômenos de Transporte , utilizaremos conceitos e definições já estudados na mecânica clássica e na termodinâmica. Esse estudo visa analisar o comportamento macroscópico da interação entre as moléculas a partir de efeitos ou fenômenos físicos que alterem suas condições normais de temperatura e pressão. Com isso, temos os Fenômenos de Transporte que envolvem:
- MECÂNICA DOS FLUIDOS;
- TRANSFERÊNCIA DE MASSA ;
- TRANSFERÊNCIA DE CALOR. A descrição dos fenômenos físicos para solução de problemas encontrados na engenharia pode ser esquematizada da seguinte forma: FENÔMENOS FÍSICOS FORMULAÇÃO E MODELAGEM SOLUÇÃO DO MODELO INTERPRETAÇÃO FÍSICA DO RESULTADO (Problema) (idealização e aproximação)
ALGUMAS DEFINIÇÕES:
Campo: é uma distribuição contínua de uma grandeza intensiva que pode ser descrita por funções de coordenadas espaciais e do tempo. Se essa grandeza é um escalar, temos um campo escalar. Exemplo: campo de temperatura em uma placa. Se a grandeza intensiva é um vetor, tem-se um campo vetorial. Exemplo: campo de aceleração gravitacional. Gradiente: fornece a taxa de variação máxima, de uma grandeza intensiva, em relação à distancia. Considerando um campo de temperatura descrito por T=T(x,y,z), tem-se o gradiente de temperatura:
3. 2 TRANSFERÊNCIA DE MASSA: DIFUSÃO VS CONVECÇÃO MÁSSICA
A espécie que é transferida denomina-se soluto. As regiões que contêm o soluto podem abrigar população de uma ou mais espécies químicas distintas do soluto, as quais são denominadas solvente. O conjunto soluto/solvente, por sua vez, é conhecido como mistura (para gases) ou solução (para líquidos). Transferência de massa é um fenômeno ocasionado pela diferença de concentração, maior para menor, de um determinado soluto em certo meio.
3. 2 TRANSFERÊNCIA DE MASSA: DIFUSÃO VS CONVECÇÃO MÁSSICA
O teor de resposta de reação desse movimento, em virtude da ação da força motriz, que está associado à resistência oferecida pelo meio ao transporte do soluto como: A resistência presente na Equação 25 está relacionada com: INTERAÇÃO SOLUTO/MEIO INTERAÇÃO SOLUTO/MEIO + AÇÃO EXTERNA.
3. 2 TRANSFERÊNCIA DE MASSA: DIFUSÃO VS CONVECÇÃO MÁSSICA
Existe uma ação substancial da concentração do soluto no espaço considerado,em que a força motriz associada é o gradiente de concentração do soluto. Nesse o caso, fenômeno é conhecido como difusão. Ocorre a nível microscópico a partir da interação das moléculas. A transferência de massa também pode ocorrer a nível macroscópico , cuja força motriz é a diferença de concentração e a resistência ao transporte está associada à (interação soluto-meio + ação externa ). Esse fenômeno é conhecido como convecção mássica. CARACTERÍSTICAS DINÂMICAS DO MEIO GEOMETRIA DO LUGAR
3. 3 TRANSFERÊNCIA DE MASSA
Diante dos aspectos mencionados, deve ser feita uma distinção entre transferência de massa e movimento de massa de fluido (ou escoamento de fluido), que ocorre a nível macroscópico quando o fluido é transportado de um local para outro. A transferência de massa exige a presença de duas regiões com diferentes composições químicas e refere-se ao movimento da espécie química a partir da região de concentração mais elevada em direção à região de menor concentração. A principal força motriz para o escoamento do fluido é a diferença de pressão, enquanto, para a transferência de massa, é a diferença de concentração.
Alguns Exemplos de transferência de massa que envolvem líquido e/ou sólido.