FENÔMENOS DE TRANSPORTE – TEXTO IV: 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 sólidolíquido ou gasoso.

Encontramos transferências de massa na indústria, no laboratório, na cozinha, no corpo humano, enfim em todo lugar em que há diferença de concentração de uma determinada espécie para que ocorra o seu transporte. A transferência de massa é o fenômeno de transporte em que existe a migração de uma ou mais espécies químicas em um dado meio, podendo este meio ser um sólido, um líquido ou gás. Este movimento se dá no sentido de menor concentração das espécies, ou seja, da região de maior concentração para a região de menor concentração.

De acordo com a segunda lei da termodinâmica, haverá fluxo de matéria (ou massa, ou mols) de uma região de maior a outra de menor concentração de uma determinada espécie química. Esta 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 de solvente. O conjunto soluto/solvente, por sua vez, é conhecido como mistura (para gases) ou solução (para líquidos). Tanto uma quanto a outra constituem o meio onde ocorrerá o fenômeno de transferência de massa.

Fonte: http://labvirtual.eq.uc.pt/siteJoomla/index.php?option=com_content&task=view&id=249&Itemid=423

O transporte das espécies químicas pode ser feito por dois mecanismos: difusão e ou convecção.

A difusão deve-se à diferença de potenciais químicos das espécies, ou seja, à diferença de concentrações entre dois locais num dado sistema. A transferência de massa por difusão molecular em consequência de uma diferença de concentrações espacial é análoga à transferência de calor por condução embora seja um fenômeno mais complexo pois ocorre numa mistura com pelo menos duas espécies químicas. Começando com o caso dos gases, o estabelecimento da igualdade de concentrações ao fim de um determinado tempo resulta do movimento molecular aleatório em todas as direções do espaço (este movimento de natureza estatístico é explicado pela teoria cinética dos gases a baixas pressões).

A convecção deve-se às condições de escoamento de um sistema, por exemplo, líquido em movimento sobre uma placa. sendo esta natural (se o movimento for provocado por diferenças de densidades) ou forçada (se o movimento for provocado por ação de agentes externos, como uma ventoinha, bomba centrifuga, ou outros).

Alguns exemplos de aplicação deste fenômeno são processo de solubilização de açúcar no chá, favorecido pela agitação de uma colher, solubilização de sal em água, preparação de um chá por infusão, evaporação de água na superfície de uma piscina , o endurecimento de aços, o tempo total para ocorrer uma dada reação química em um leito reativo e a operação de filtragem utilizando membranas, entre outros.

Em casos de difusão em estado estacionário é bastante usada a 1ª lei de Fick:

A lei de Fick é uma lei quantitativa na forma de equação diferencial que descreve diversos casos de difusão de matéria ou energia em um meio no qual inicialmente não existe equilíbrio químico ou térmico. Recebe seu nome de Adolf Fick, que as derivou em 1855.

Porém a maioria das situações práticas envolvendo difusão ocorre em condições de estado não estacionários, onde é usada então a equação de difusão ou segunda lei de Fick, está pode ser simplificada:

Transferência de massa encontra ampla aplicação em problemas de engenharia química. Ele é usado em diversas áreas durante a vida acadêmica e profissional

Todas as matérias da cadeira de fenômenos de transporte vistas ao longo dessa série de 4 textos possuem suas particularidades, importância e aplicabilidades na indústria. Elas englobam procedimentos e equipamentos importantíssimos na área industrial, estando presentes em diversos processos.

Esperamos que algum conhecimento tenha sido transmitido a todos. Continuem ligados nas plataformas sociais da BetaEQ para saber em primeira mão sobre as próximas séries de texto!

Referências:

Transferência de massa;

Transferência de massa;

Transferência de massa;

FENÔMENO DE TRANSPORTE II: INTRODUÇÃO, MODOS DE TRANSFERÊNCIA E CONSERVAÇÃO DA ENERGIA