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