laboratorio masa


Procesos de transferencia de masa
Determinación del coeficiente de difusividad



1. INTRODUCCIÓN

La transferencia de masa por difusión molecular es el tránsito moléculas como resultado de una diferencia de concentración en una mezcla. Los gases contienen pocas moléculas por unidad de volumen, cada molécula tiene pocas vecinas con las cuales pueda interactuar y las fuerzas intermolecularesson relativamente débiles, característica que les permite tener mejor transferencia a diferencia de otros estados, lo cual se ve reflejado en su coeficiente de difusión que indica como un soluto se mueve en un disolvente.
En esta práctica se busca determinar el coeficiente de difusión del hexano en el aire por medio de la celda de arnold.

Palabras clave: Difusión molecular, coeficiente dedifusión, celda de difusión de Arnold, temperatura, hexano, acetona.



2. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Utilizar el método de celda de Arnold para determinar el coeficiente de difusión de solventes orgánicos, para este caso hexano y acetona de forma experimental.

ESPECIFICOS:

Determinar los coeficientes de difusividad para el hexano y acetona a través de aire a temperatura ambiente y a 40° (baño mariaTERMOSTATO) respectivamente.

Determinar la incidencia de la temperatura en la difusión molecular


Comparar los resultados de los coeficientes de difusividad con datos encontrados en literatura, y diferentes métodos.

3. MARCO TEÓRICO


De forma general, las operaciones unitarias pueden clasificarse en tres procesos fundamentales de transferencia o transporte: transferencia de masa,transferencia de calor y transferencia de cantidad y movimiento.

Cada uno de ellos, se lleva a cabo por una fuerza impulsora y se caracteriza por tener la misma estructura para sus ecuaciones, es decir:
𝑉= 𝐹/R (1)

V= Velocidad del proceso de transporte
F= Fuerza impulsadora
R = Resistencia

En el caso de la transferencia de masa, la fuerza impulsora es la diferencia de concentraciones y la resistenciaes la distancia de difusión [1].



3.1. DIFUSIVIDAD MOLECULAR

La difusión o transporte molecular, se define como la trayectoria o desplazamiento que sigue una molécula a través de un fluido desde un punto de mayor concentración a uno de menor concentración. Este desplazamiento se lleva a cabo de forma aleatoria y en ocasiones tiende a denominarse proceso con trayectoria aleatoria. Sin embargo,dicha transferencia puede incrementarse si se considera un mecanismo que obligue el movimiento de las partículas (por ejemplo: un agitador).

De esta manera, básicamente existen dos mecanismos de transferencia de masa a nivel molecular, que son análogos a los procesos de transferencia de calor. Cuando el fluido está en reposo y hay un delta de concentración, se llevará a cabo a una difusiónmolecular, pero si la difusión es forzada por un medio mecánico, se verificará una transferencia convectiva de masa; lo que en transferencia de calor se denomina: conducción y convección, respectivamente. [1].

Conducción: Cuando el fluido en el cual se lleva a cabo la difusión de moléculas, es estacionario; se observa, que la difusión es directamente proporcional al gradiente de concentración, peroinversamente proporcional a la distancia de difusión. Esto puede representarse mediante la ley de Fick (2)
(2)

En donde:

𝐽𝐴𝑍 = flujo molar del componente en la dirección z.
𝐷𝐴𝐵= Difusividad molecular de la molécula A en B. Es la constante de proporcionalidad dada por la ley de Fick e indica la capacidad que tiene una sustancia para difundirse a través de otra. Esta constante presenta una estrecharelación con la temperatura y la presión.

𝑑𝐶A= gradiente de concentración.
𝑑𝑧= distancia de difusión.

Convección: Cuando la difusión se lleva a cabo a través de un fluido en movimiento, la tasa de transferencia de masa convectiva puede expresarse como:
(3)
En donde:
𝑁𝐴= tasa de transferencia de masa convectiva
𝐾𝑐= coeficiente de transferencia de masa.
𝐶𝐿1=concentración de todo el...