Difusión

CIENCIAS DE LOS MATERIALES II
TRIMESTRE ENERO – MARZO 2012
MT- 2512.

PROBLEMAS DE DIFUSIÓN RESUELTOS.


1.- PREGUNTAS
a) En términos de movimientos atómicos macroscópicos, ¿Que significael Coeficiente de Difusión?

b) Tomando en consideración las energías de activación, ¿Porque es más difícil que se difundan los átomos Sustitucionales, en comparación con los átomosintersticiales?

c) En base a las estructuras, disponga en orden de dificultad el movimiento atómico (difusión) a lo largo de los límites de grano, superficies, dislocaciones, vacancias y sitiosintersticiales.


2.- PROBLEMA 1.-
Una chapa de Paladio de 5mm de espesor con un área transversal de 0.2m2 se emplea como una membrana de difusión estacionaria para purificar Hidrogeno. Si la concentraciónde Hidrogeno en el lado de alta presión (gas impuro) de la chapa es de 0.3 Kg/m3 y el coeficiente de difusión del Hidrogeno en Paladio es de 1.0x10-8 m2/seg. Calcule la masa de Hidrogeno purificadapor hora.

DATOS:
Chapa de paladio de 5mm de espesor
Área transversal de la chapa de Paladio = 0.2 m2
Concentración de Hidrogeno (alta presión) = 0.3 Kg/m3
DPd = 1.0 x 10-8 m2/seg.
Masa deHidrogeno/hora = ¿

SOLUCIÓN:
Primera ley de Fick .Jx = -DC/X = -DC/X (Estado estacionario
Transportede masa se mantiene
Invariable con el tiempo. )
Jx = -DC2 – C1 / X2 – X1 

Jx = - (1.0 x 10-8 m2//seg) 0Kg/m3 – 0.3 Kg/m3 / 5x 10-3 m 

Jx = -(1.0 x 10-8 m2 /seg) ( - 60 Kg/m4 ) = 0.6 x 10-6 Kg/m2

Jx = 0.6 x 10-6 Kg/ m2 seg. x 3600 seg. / hora = 2.16 x 10-3 Kg / m2hora

LA MASA TOTAL DE HIDROGENO PURIFICADA SERÁ EL PRODUCTO DEL FLUJO POR EL ÁREA DE LA MEMBRANA.

Masa de Hidrogeno/ hora = 2.16 x 10-3 Kg / m2 . h x 0.2 m2 = 0.432 x 10-3 Kg /h...