Questão FC287549
Ao levantar dados cinéticos, o primeiro passo para uma experiência bem sucedida é o diagnóstico dos fenômenos de transferência de massa que possam mascarar os resultados. Gradiente
Química
IDECAN · 2012
Ao levantar dados cinéticos, o primeiro passo para uma experiência bem sucedida é o diagnóstico dos fenômenos de transferência de massa que possam mascarar os resultados. Gradientes de concentração no exterior e interior da partícula de catalisador podem influenciar a atividade catalítica e a distribuição dos produtos. Deve-se sempre trabalhar em condições fora do regime de transferência de massa ou que minimizem ao máximo estes fenômenos. Experimentalmente, essas condições podem ser obtidas avaliando-se alguns dados levantados no laboratório. Gráficos típicos para este fim são apresentados a seguir. Observe.
Em relação aos gráficos, é correto afirmar que
- o gráfico A representa o diagnóstico do regime de transferência de massa intrapartícula. Em temperaturas pequenas, a difusão nos poros é insignificante, com isso têm-se baixos valores do módulo de Thiele e o fator de efetividade é essencialmente igual a 1, sendo a cinética observada igual à cinética verdadeira.
- o gráfico A é apenas uma representação da equação de Arrhenius, não sendo utilizada para fins de diagnóstico dos regimes de transferência de massa em catalisadores.
- o gráfico B representa o diagnóstico do regime de transferência de massa extrapartícula, na qual se deve trabalhar com baixos valores de velocidade linear para estar em regime cinético.
- o gráfico A representa o diagnóstico do regime de transferência de massa intrapartícula. Em temperaturas pequenas, a difusão nos poros é insignificante, com isso têm-se altos valores do módulo de Thiele e o fator de efetividade é essencialmente igual a 1, sendo a cinética observada igual à cinética verdadeira.
- o gráfico B representa o diagnóstico do regime de transferência de massa intrapartícula, na qual se deve trabalhar em altos valores de velocidade linear para estar em regime cinético.
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Gabarito
Errado
Comentário do professor
Gráfico B indica limitação por transferência de massa intrapartícula porque a velocidade observada varia com o tamanho/condições da partícula: quando há gradientes dentro do poro, reduzir o raio efetivo aumenta a taxa observada até um platô, típico de difusão interna controlante.
Para garantir regime cinético (ou seja, minimizar efeitos de difusão), deve-se reduzir o caminho difusivo (partículas menores) e operar com altas velocidades lineares, que diminuem a resistência de película externa e aumentam a concentração na superfície, elevando o fator de efetividade \(\eta\) em direção a 1.
Em termos de grandezas, o módulo de Thiele \(\phi \sim R\sqrt{k/D_e}\) cresce com o raio \(R\); diminuir \(R\) ou aumentar a advecção reduz a limitação interna e aproxima o processo do comportamento cinético intrínseco.
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