Practica N° 5DIFUSIÓN MOLECULAR DE UN GAS 1. OJETIVOS Determinar el coeficiente de difusión (D AB) de un gas en el aire. Determinar el flujo de evaporación del gas (A). Evaluar el nivel de evaporación en función del tiempo. Obtener la difusión másica del sistema sustancia pura-aire mediante correlaciones desarrolladas en base a información de propiedades. Compara el valor de coeficiente de difusión obtenido experimentalmente contra los valores obtenidos mediante correlaciones para el sistema vapor (muestra) – aire. 2. FUNDAMENTO TEÓRICO Alcohol isopropílico, es un alcohol incoloro, inflamable, con un olor intenso y muy miscible con el agua. Es un isómero del 1-propanol y el ejemplo más sencillo de alcohol secundario, donde el carbono del grupo alcohol está unido a otros dos carbonos. Cuando este alcohol se oxida se convierte en acetona ya que los alcoholes secundarios se convierten en cetonas (a diferencia de los alcoholes primarios que se convierten en aldehídos). Su obtención se realiza fundamentalmente por medio de una reacción de hidratación con propileno. También se produce, aunque con menor importancia, por hidrogenación de la acetona.[cita requerida] Existen dos vía principales para el proceso de hidratación del propileno: hidratación indirecta por medio de ácido sulfúrico e hidratación directa Evidentemente en las fases gaseosas cerca de las interfaces existirá una concentración de componentes muy diferente de la que existe en el seno de la fase gaseosa y bien alejada de la pared. consideraremos en general en lo sucesivo solamente mezclas de solo dos componentes diferentes. este tipo de unidades también las tiene la difusividad térmica y la viscosidad cinemática.Difusión: proceso por el que una sustancia que se difunde en otra B por medio de una transferencia de masa. También se limitara el estudio a los casos en que ambos compuestos no reaccionan químicamente entre si [4]. Si bien estos ejemplos tratan el caso del aire que es un conjunto de gases. es decir DA-B = DB-A El coeficiente de difusión es siempre positivo. En las tablas que se dan a continuación se muestran valores para los coeficientes de difusión en los tres estados de la materia. Algunas observaciones [4] sobre el coeficiente de difusión: El coeficiente de difusión de un componente A en otro B es simétrico. y la difusión entre líquidos. se obtiene el coeficiente de difusión DAB b) Difusión convectiva. se obtiene el coeficiente de transferencia de masa KyA La difusión se realiza en una fase (generalmente entre 2 fases) las más conocidas con la difusión de vapores y gases en el aire que se relacionan con b. siendo uno de mayor concentración (A) en otro considerando diluyente. Tomar como ejemplo ilustrativo los casos de un líquido que se evapora en el aire o el de vapor húmedo condensando sobre una superficie. CÁLCULOS DE DIFUSIÓN EN GASES Una difusión pseudo estacionaria de un líquido (muestra) que se transforma en vapor (A) y se difunde en el aire (B). de acuerdo al siguiente esquema: . Las unidades del coeficiente de difusión son [L]2 [t] -1 por ejemplo m2/s. este caso se relaciona con a. TIPOS DE DIFUSIÓN a) Difusión molecular. (1) .Esquema para la difusión del gas A en el gas B Velocidad de difusión (LEY DE FICK) J A =N A=−D AB ( Para gases : CA= PA RT P=P A + P B Y= PA CA = Pt C dA ) dz …. A D AB Entre (2) y (3) se obtiene para D AB= RT ρ1 (Z ( δ≪≪Z el valor N A= A = área de difusión 0 2 2 −Z ) 1 1 PB 2 M 2t PB 1 ) P ln Cuando …. (2) Resolviendo (1) y (2) N A= D AB P ln B 2 RT . (3) Flujo de evaporación de A (WA) W A =N A . no hay difusión del diluyente (aire NB = 0) y la difusión se produce en una sola difusión.NA: en función al caudal volumétrico y a la velocidad de difusión. z P B 1 …. (6) ... (5) ( Z 21 −Z 21 )−Z 01 0 ρ A (Z2 −Z 1) MT …. (4) …. P A D AB dP A + ( ) P RT dz N A =N A …. medir Z y tomar nota de propiedades del solvente y aire.R = constante de los gases T = temperatura de operaciones P = presión de operaciones PB = presión parcial ρ = densidad del disolvente Kg/m3 M = peso MOL del disolvente t = tiempo oper. Segundo 2 Z =Z 2−Z 0 . TRABAJO EXPERIMENTAL 1) Colocar 10 cc. 2) Medir el tiempo de evaporación entre 6 – 20 horas 3) La medición puede hacerse a T cte.0018583 3 2 ( 1 1 + M A MB P σ 2AB Ω D ) AB Ecuación de WILKE – LEE 1 BT 2 D AB= DAB = difusividad molecular. O diferentes T. cm 1 3. cm/s T = temperatura P = presión de operación atm. evaluar Modelo de ecuaciones para cálculos Ecuación de HIRSCHFELDER – BIRD – SPOTZ T D AB=0. nivel final. O N/m2 σ AB = diámetro de colisión ( 1 1 + M A MB P P2AB f ( K 1 /2 ) T ) δ 1/ 2 . del solvente A en un tubo Arnold (de ensayo). atm.55 x 10 −3 gmol 2 cm seg cm2 seg . RESULTADOS Calcular 1) DAB en cm2/s para solvente D AB= ( 0.028 2) NA en gmol/ cm2.42−4.1)57600 seg 0.082 )( 789 ) (298)(5.084-0.rAB = Radio de colisión Ω DAB = integral de colisión Cálculo de las siguientes relaciones √ δ AB δ δ = A+ B K K K Se calcula (K T ) δ KT δ AB Ω y determina DAB en tabla = integral de choque K = constante de BOLTZMAN ε AB = energía de interacción molecular 1 1 + B=¿ 1.943 ) atm=1.06 cmgmol.6 cm) ln 1 ( 0.4 4.028 N A= 3 cm seg (82.82) 1 atm ( 1 atm ) ln 2(60.s 2 0. k ) ( 298 k ) (0.943 at ( ) = 0.249*( M A M B ) * 10 . 3) WA en gmol/s −3 W A =1.999% el cual es mínimo 6.028 x 10 0 0.79 cm 2 El porcentaje de error obtenido calculándolo es de 0.0.028 5. Editorial CECSA .55 x 10 . CONCLUSIONES La difusividad molecular que hallamos en esta prueba usando alcohol 2 cm isopropílico es 0.55 x 10 El flujo másico resultante gmol cm 2 seg W A =1.028 seg −3 Hallando NA resulta 1.55 x 10−3 .0. BIBLIOGRAFÍA Geankoplis CH 1982 procesosd e transporte y operaciones unitarias.52 x 10−5−0.79 cm 2 4) Determina el % de error con correlación a una de las ecuaciones %error= Dteorica −Dexp Dexp %error= 1. pdf Treybal Robert 1980 operaciones de transferencia de masa Ed. 229 . Smith J. Mc Graw Hill Marrero T. Phys Chem ref data 1. R. Mc Graw Hill 4° edición http://materias.Mc Cabe W./6731/transferenciasmasa.at.uba. 1972 J. and Mason E.fi.1 Kestin J. 1991 operaciones unitarias de ingeniería química Ed.A. et. Y Harriott P. 1984 J.ar. Phys Chem ref data 13.
Report "Practica N5 difusion molecular de un gas "