difusión binaria en gases

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE QUÍMICA



FECHA DE ENTREGA: VIERNES 21 DE FEBRERO DE 2014

LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA III


PRÁCTICA 1: DIFUSIÓN BINARIA EN GASES


HORARIO: VIERNES DE 8:00AM A 11:00AM

GRUPO:





DIFUSIÓN BINARIA EN GASES
PROBLEMA EXPERIMENTAL:
SE HA SOLICITADO EL ESTUDIO PARTICULAR DE UN FENÓMENO DIFUSIVODE ETANOL EN AIRE, PARA ELLO SE HAN SELECCIONADO CUATRO CELDAS DE DIFUCIÓN DE DIFERENTES ÁREAS. EL PROBLEMA ES ENCONTRAR EL GRADIENTE DE CONCENTRACIONES EN FRACCIONES MOL Y LA MAGNITUD DEL ÁREA DE DIFUSIÓN PARA OBTENER EN UN PERIODO DE 25MIN. 0.10GMOL DE ETANOL VAPORIZADO. LA TEMPERATURA DE DIFUSIÓN ES A 50°C Y LA PRESIÓN ES 1 atm.

DATOS EXPERIMENTALES:
Tabla 1:
CELDA 1
A=0.709cm2
CELDA 2A=1.431cm2
CELDA 3
A=2.545cm2
CELDA 4
A=3.801cm2
T (min)
-h (cm)
T (min)
-h(cm)
T(min)
-h (cm)
T (min)
-h(cm)
0
0
0
0
0
0
0
0
5
-0.095
5
-0.149
5
-0.181
5
-0.251
10
-0.132
10
-0.282
10
-0.411
10
-0.43
15
-0.195
15
-0.401
15
-0.601
15
-0.606
20
-0.23
20
-0.432
20
-0.794
20
-0.736
25
-0.28
25
-0.518
25
-0.921
25
-0.9

Tabla 2:

t
h
dzdt
dz/dt
Vaz
Gaz
celda 1
25
-0.28
-2.28
25
-0.0912
-0.00154
-0.001094
celda 2
25
-0.518
-2.518
25
-0.10072
-0.00170
-0.002440
celda 3
25
-0.921
-2.921
25
-0.11684
-0.0019
-0.005034
celda 4
25
-0.9
-2.9
25
-0.116
-0.00196
-0.007464


1.- Gráfica (1). Explicar el comportamiento de la variación del perfil del descenso del nivel del etanol -DZ para cada celda dedifusión a 25 min cuando se incrementa el área transversal de las celdas. Tomar los datos de la Tabla 2 y el valor de -DZ con valor absoluto.

En la gráfica se observa que a medida que aumentamos el área transversal de la celda, la vaporización del etanol es mayor.
2.- Para cualquier instante de operación en las celdas de difusión, ¿Cuál es el significado físico de la disminución de la alturadel nivel del líquido con respecto al tiempo (-DZ /Dt )?
Es la rapidez con la que las moléculas pasan de la fase líquida a la fase gaseosa. Representa indirectamente la variación de la masa con respecto al tiempo, a través de la altura. Y nos indica que hay una transferencia de masa.
3.- Escribir la expresión del comportamiento de la masa velocidad de vaporización del etanol líquido AZ V (gmolEtOH / min cm2) para cualquier instante de operación en la interfase líquido-gas de las celdas de difusión, en función de la masa molar del líquido vaporizado - A m (gmol ETOH), del tiempo de operación t (min) y del área transversal A (cm2).


4.- Demuestre que la expresión de Vaz obtenida en el punto anterior también se puede escribir en función de la densidad molar del etanol multiplicada porla disminución de la altura del nivel del líquido con respecto al tiempo , donde A PM es el peso molecular del etanol. Presentar la deducción.

ρ [=] ; entonces: y
Haciendo un análisis dimensional:

7.- ¿Por qué los valores de VAZ y GAZ descritos en la Tabla 2 para las cuatro celdas de difusión no permanecen constantes?
Porque se está variando el área, para cada Vaz yGaz calculado, y como vimos, Vaz depende del área, y a su vez, Gaz depende de Vaz. Además de que al variar el área transversal, hay mayor vaporización y por ende, mayor gasto. Por eso las cantidades crecen a medida que aumentamos el área.

8.- ¿Cuál es el propósito de hacer pasar una corriente muy ligera de aire perpendicular al borde superior de las celdas?
El propósito es crear un gradientede concentraciones en la celda de difusión, aparte de simplificar los cálculos al suponer que en z=L la Ya=0
9.- ¿Qué valor tiene Xa en la ley de Dalton-Raoult para evaluar la fracción mol en la interfase A1 y donde se dan las vaporizaciones del etanol a presión y temperatura constante
la Xa es aproximadamente 1 porque estamos partiendo de etanol puro.
10.- ¿Cuál es el significado físico...