UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS E.A.P. Ing. AGROINDUSTRIAL AGROINDUSTRIALES

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS E.A.P. Ing. AGROINDUSTRIAL AGROINDUSTRIALES

I. Resultados

1.1. Difusividad Gaseosa:

Datos:

Tabla N01: Difusividad Gaseosa

t iempo (ks)

Desplazamiento del nivel lquido (mm)

L - Lo (mm)

t/(L - Lo) (ks/mm)

0

1.16

1.16

0

1.8

0.94

2.1

857.1428571

3.6

0.95

3.05

1180.327869

5.4

0.75

3.8

1421.052632

7.2

1.70

5.50

1309.090909

9

0.58

6.08

1480.263158

10.8

0.81

6.89

1567.489115

Calculamos el coeficiente de difusin de la siguiente ecuacin:

Donde:

M = Peso molecular (Kg/mol)

t = Tiempo (s)

Luego procedemos a linealizar la ecuacin (y=bx+a), para los datos de la tabla 1 construyendo la siguiente grfica:

Pendiente (b)

0.214

De la linealizacin de la ecuacin se obtiene que y despejando la difusividad (D) se obtiene: .. ()

Donde:

del lquido de prueba; = Temperatura de difusin del lquido de prueba.

Pa = Presin atmosfrica, Pv = Presin de vapor del lquido de prueba la cual se puede calcular con la siguiente ecuacin de Antoine:

Pv: kPa

T: K

;

Siendo A, B y C constantes de Antoine, que para el etanol tiene los siguientes valores:

A

B

C

16.19

3424

-55.72

Luego los datos que se necesitan para realizar los clculos, son los siguientes:

Pa

M

R

T

1 atm

101.325 kPa

46.07 g/mol

0.789 g/cm3

82.06 cm3atm/mol.K

8.314 cm3 KPa/mol.K

343 K

Entonces reemplazando estos datos en las ecuaciones anteriormente mencionadas, tenemos:

Pv

CT

CB1

CB2

CBm

CA

71.6157 kPa

0.0355

0.0355

0.0104

0.0204

0.0251

Finalmente, reemplazamos los datos obtenido para calcular D:

D=0.916 m2/s

1.2. Difusividad Lquida:

Tabla N02: Variacin de la conductividad con la concentracin

Concentracin (M)

Conductividad (Siemens)

0.001

113.9

0.0012

121.7

0.0014

125.3

0.0016

139.7

0.0018

149.9

0.002

181.5

El valor de CM se obtiene de esta tabla, graficando Concentracin Vs. Conductividad: CM= Pendiente.

Pendiente (CM)

62429

Tabla N03: Valores de la conductancia tomados cada cierto tiempo

Datos:

V =

1000 cm3

X =

0.5 cm

d =

0.1 cm

N =

121

M =

2 moles

D=-0.005746 m2/s

II. Discusiones

En base a los resultados obtenidos experimentalmente, se comprob que los coeficientes de difusin de un gas es mayor que el de un lquido que es lo que se afirma en la teora, debido a que la velocidad de difusin molecular en lquidos es mucho menor que en gases. Las molculas de un lquido estn muy cercanas entre s en comparacin con las de un gas; la densidad y la resistencia a la difusin de un lquido son mucho mayores, por tanto, las molculas de A que se difunde chocarn con las molculas de B con ms frecuencia y se difundirn con mayor lentitud que en los gases. Debido a esta proximidad de las molculas las fuerzas de atraccin entre ellas tiene un efecto importante sobre la difusin. En general, el coeficiente de difusin de un gas es de un orden de magnitud de unas 10 veces mayor que un lquido.

La difusividad es un fenmeno que se ocasiona por una gradiente de concentraciones en la cual la transferencia se da desde una zona de mayor concentracin hacia otra de menor concentracin, del soluto a travs de dos medios. Pare este caso se determino el coeficiente de difusin de gases por intermedio de un tanque de plexigls con agua, tomando lecturas del capilar de vidrio que contena el liquido de prueba que en este caso fue calentado mediante un bao termostatito, es decir, se le aplico calor al liquido de tal manera que el elevar la temperatura y con un control de presin mediante la bomba de aire que permiti que el aire fluya por la parte superior del capilar, de esta manera la gradiente de concentraciones desde la sustancia de prueba que es un medio puro con una elevada concentracin y el gas que en este caso fue el aire que fluye por la parte superior del capilar de vidrio, por medio de la gradiente de concentraciones a una elevada temperatura y una determinada presin va a ocurrir una difusin desde el medio puro hacia el gas que circula con una concentracin inferior a la del medio puro, generndose una gradiente de concentraciones, esta difusin se dio a una temperatura de difusin y a una velocidad de difusin en funcin del tiempo, esta difusin fue controlada por medio de la variacin en el micrmetro tomando lecturas por medio del menisco para determinar as la difusin gaseosa respecto al tiempo.

Para el estudio de la difusividad liquida se determino as la conductividad de acuerdo a las concentraciones preparadas, conforme se aumentaba la concentracin mayor fue la conductancia ya que el cloruro de sodio presenta una mayor conductancia respecto al agua.

Una vez realizado las lecturas a distintas concentraciones evaluamos el coeficiente de difusin del liquido evaluando con cloruro de sodio 2 molar, esta difusin es mas notoria con respecto a la difusin en gases ya que en los gases es mas dependiente de la concentracin de los componentes que se difunden; para ello nosotros estuvimos removiendo la mezcla constantemente con la finalidad de mantener una concentracin uniforme dentro del vaso de vidrio en esta prueba tambin se trabajo en funcin del tiempo ya que ambos lquidos tuvieron concentraciones distintas, esta evaluacin de la conductividad se realizo hasta que ambos lquidos lleguen a un equilibrio de concentraciones, es decir hasta la homogeneidad rigindose de acuerdo a las lecturas de la conductividad, que se fueron tomando en intervalos de tiempo de tres minutos, de esta manera se determino el coeficiente de difusividad del para el liquido de prueba, tomando como parmetro principal la conductancia ya que esta ira variando conforme el cloruro de sodio se difunde hacia el agua contenida en el vaso de vidrio, de esta manera la conductividad aumenta conforme se difunde el cloruro de sodio hacia el agua mediante la gradiente de concentraciones ira variando la conductancia hasta llegar al equilibrio.

III. Conclusiones

Estudiamos y familiarizamos con los procesos de transferencia de masa.

La difusividad es un fenmeno que se ocasiona por una gradiente de concentraciones en la cual la transferencia se da desde una zona de mayor concentracin hacia otra de menor concentracin.

Estudiamos la difusin de un gas en un capilar y conocimos la metodologa para el clculo del coeficiente de difusividad (D), y la determinacin de la velocidad de difusin, y el efecto de la temperatura.

Estudiamos la difusin de un lquido y conocimos la metodologa para el clculo del coeficiente de difusividad (D), y la determinacin de la velocidad de difusin.

Estudiamos la difusin a travs de un slido y conocimos la metodologa para el clculo del coeficiente de difusin (D).

Verificamos la influencia de la temperatura y la concentracin en la difusin a travs de un slido; y determinamos los coeficientes de difusin experimental.

IV. Referencias Bibliogrficas

Geankoplis c. Procesos e Transporte y Operaciones Unitarias. Tercera Edicin Compaa Editorial Continental, s.a. Mxico, 1998.

McCabe W., Smith J.; Harriot P. Operaciones Unitarias en Ingeniera Qumica. Cuarta Edicin, McGraw-Hill. ESPAA. 1991.

Treybal R. Operaciones de Transferencia de Masa. Segunda Edicin. Editorial McGraw-Hill. Mxico. 1988

DIFUSIVIDAD GASEOSA

1.15999999999999952.09999999999999883.053.85.56.086.890000000000000600.857142857142857541.18032786885245971.4210526315789481.30909090909090911.48026315789473631.567489114658926

L - Lo (mm)

t/(L - Lo)

1.0000000000000011E-31.1999999999999999E-31.4000000000000011E-31.6000000000000012E-31.8000000000000021E-32.0000000000000022E-3113.9121.7125.3139.69999999999999149.9181.5

Concentracin (M)

Conductividad (Siemens)

01234567891011121314151618202224262829303234363840424446485052545658607.748.1299999999999998.819.4210.0111.211.8812.0514.1615.4316.571718.82021.624.227.530.733.535.437.44344.445.44748.651.754.657.560.462.465.09999999999999467.57072.375.377.5999999999999948082.785.4

tiempo (seg.)

Conductividad del Agua

DIFUSIVIDAD EN GASES, LIQUIDOS Y EN SOLIDOS

L. ALVAREZ S.; Y. AVALOS P.; T. ESTRADAPgina 11

=

T

A

Bm

L

C

C

C

MD

b

2

r

)

2

(

)

(

T

A

Bm

L

C

MC

b

C

D

r

=

RT

P

T

T

Vol

Kmol

C

a

abs

T

=

=

.

1

a

T

-

=

2

1

2

1

ln

B

B

B

B

Bm

C

C

C

C

C

T

B

C

C

=

1

T

a

v

a

B

C

P

P

P

C

-

=

2

(

)

(

)

C

T

B

A

P

v

+

-

=

ln

T

a

v

A

C

P

P

C

=

2

)

2

(

)

(

T

A

Bm

L

C

MC

b

C

D

r

=

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

0355

.

0

0251

.

0

07

.

46

2

214

.

0

0204

.

0

789

.

0

=

D

363

.

1

=

dt

dk

684

.

4

363

.

1

+

=

x

y

dt

dk

NMC

d

VX

D

M

AB

2

4

p

-

=

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

363

.

1

62429

2

121

1

.

0

1416

.

3

5

.

0

1000

4

2

-

=

D

(

)

0

0

0

2

)

(

L

C

MDC

C

L

L

C

C

C

MD

L

L

t

T

A

Bm

L

T

A

Bm

L

+

-

=

-

r

r