DIFUSIÓN BINARIA EN GASES

PROBLEMA
Estudiar el fenómeno difusivo de etanol en aire, para ello se han seleccionado tres celdas de
difusión de diferentes diámetros. El problema es encontrar el gradiente de concentraciones en
fracciones mol y la magnitud del área de difusión para obtener en un periodo de 25 min 0.10 gmol
de etanol vaporizado. La temperatura de difusión es de 50 °C y la presión es la atmosférica.DIAGRAMA

INTRODUCCIÓN
En un sistema binario, la difusión de A ocurre por gradientes de concentración de A. Este
fenómeno se llama difusión ordinaria, para distinguirlo de difusión por presión, difusión térmica y
difusión forzada.
La difusión molecular o transporte molecular es la transferencia de masa o movimiento
individual de las moléculas a través de un fluido por medio de movimientosindividuales y
aleatorios de las mismas.
La difusividad
de un sistema binario es una función de la temperatura, presión y
composición, para determinarla se considera el movimiento de la especie A en la dirección y
debido a un gradiente de concentración

cuando la mezcla en conjunto se mueve con una

velocidad finita vy se supone que la temperatura T y la concentración molar c permanecenconstantes. La densidad de flujo molar NAY de la especie A a través de un plano situado a una
distancia constante y, se halla sumando las moléculas de A que cruzan por unidad de área de
plano en la dirección y positiva y restando las que lo cruzan en la dirección y negativa.

TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS
Tabla 1. Constantes
t (h)
0.417
T (°C)
50
ρ (g/mL)
0.763

Tabla 2. Datos y resultadosDi
AT
Celda
(cm)
(cm^2)
1
0.95
0.709
2
1.35
1.431
3
2.2
3.801

V
(cm^3)
0.079
0.189
1.053

m
(g)
0.060
0.144
0.803

∆Z
(cm)
0.111
0.132
0.277

JA
WA
(kg/h m^2) (gmol/min)
2.030
0.0000522
2.416
0.000125
5.069
0.000698

Tabla 3.
Celda
1
2
3

∆Z/∆t
(cm/min)
0.00444
0.00528
0.01108

AT ∆Z/∆t
(cm^3/min)
0.00315
0.00756
0.04212

TRATAMINETO DERESULTADOS
Primero calculamos la densidad del etanol a partir de la siguiente ecuación en g/mL:

Con las constantes:

0.763 g/mL
Por otro lado calculamos el volumen del cilindro:

Con el volumen y la densidad antes obtenidos, calculamos la masa:

Calculamos la razón de nuestros datos experimentales:

Obtenemos el Flux:

Finalmente el Flujo difusivo molar:

Trazar la siguientegráfica con los resultados experimentales obtenidos en las ordenadas, los
valores del flujo difusivo molar WA y en las abscisas los valores del área transversal de las celdas
AT.

WA vs AT
0.0008000
0.0007000
0.0006000
WA

0.0005000
0.0004000
0.0003000
0.0002000
0.0001000
0.0000000

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

AT

CUESTIONARIO
1.- ¿Cuál es el propósito dehacer pasar una corriente muy ligera de aire perpendicular al borde
superior de las celdas?
Hacer que la concentración de etanol en la parte superior sea cero,
moléculas que se difundan condensen.

= 0 y evitar que las

2- Para cualquier instante de operación, ¿Cuál es el significado físico de la disminución de la
altura del nivel del líquido con respecto al tiempo (d Z /d t) en la celda dedifusión?
Es la rapidez con la que las moléculas pasan de la fase líquida a la fase gaseosa; conforme aumenta
el área transversal, está difusión será mayor.
Representa la variación de la masa con respecto al tiempo, esto relacionado con la altura dado que
al disminuir la altura en el nivel del etanol disminuye la masa de etanol; es decir se está dando una
transferencia de masa de etanol alaire, y esta transferencia se ve reflejada en el nivel del etanol
líquido.
3.- Para cualquier instante de operación en la interfase líquido-gas, el flux por difusión molecular
J A se puede expresar en función de la masa molar del líquido vaporizado m AL en las celdas de

difusión, así como del tiempo t, J A  dm AL A dt donde A es el área de la superficie
interfacial. Demuestre que JA...