Ley de fick

FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE MASA

La transferencia de masa es la tendencia de uno o más componentes de una mezcla a transportarse desde una zona de alta concentración del o de los componentes a otra zona donde la concentración es menor.
El termino transferencia de masa se utiliza para describir el movimiento relativo de especies en una mezcla debido a la presencia de gradientes deconcentración. Un gradiente de concentración de especies en una mezcla proporciona el potencial de impulso para el transporte de esas especies o componentes.
Algunos ejemplos son la dispersión de óxidos de azufre liberados al ambiente desde la chimenea por el humo de una planta de generación de potencia. Otro ejemplo es la transferencia de vapor de agua a aire seco, como en un humidificador domestico.La difusión de masa ocurre en líquidos y sólidos, así como en gases. Sin embargo, como la transferencia de masa está fuertemente influida por el espacio molecular, la difusión ocurre más fácilmente en gases que en líquidos y más fácilmente en líquidos que en sólidos. Ejemplos de difusión en gases, líquidos y sólidos, respectivamente, incluyen el oxido nitroso del escape de un automóvil en aire,oxigeno disuelto en agua y helio en Pyrex.
TRANSFERENCIA DE MASAS ENTRE LAS FASES
La velocidad con que se produce la transferencia de masa está vinculada al mecanismo de transporte de las sustancias entre las fases, entre las cuales tiene lugar el intercambio de masa. La transferencia dentro de la fase puede originarse mediante difusión molecular o por medio de la convección y la difusión molecularsimultáneamente.
En un medio inmóvil la sustancia se desplaza solo por difusión molecular. Cuando el medio es móvil, el transporte se producirá tanto por difusión molecular, como por el propio medio en la dirección de su movimiento, o por partículas individuales del mismo que se mueven en diversas direcciones.
Cuando se presenta un flujo turbulento, la difusión molecular predomina únicamentecerca de la superficie divisoria de la fase (interfase), en el resto de la fase surgen variaciones (pulsaciones) irregulares de la velocidad que originan el desplazamiento de partículas en todas direcciones, junto con el movimiento general del flujo. Al transporte colectivo de masa efectuado bajo la acción de las pulsaciones turbulentas se le denomina difusión turbulenta o por convección(agitación).

DIFUSION MOLECULAR
La transferencia de masa que surge como resultado del movimiento desordenado de las propias moléculas, en un fluido inmóvil, constituye la difusión molecular. Es un fenómeno irreversible, que tiende a igualar las concentraciones de un medio no uniforme, a través del transporte de las moléculas. Se define a través de la primera ley de Fick, la cual plantea que la cantidad demasa que se difunde, durante un intervalo de tiempo, a través de una superficie normal (perpendicular) a la dirección de la difusión, será proporcional al gradiente de la concentración de la sustancia que se difunde. De acuerdo con lo anterior tenemos que:

El signo menos indica que la difusión molecular siempre ocurrirá en dirección a disminuir la concentración del componente que setransfiere.
Si se despeja de la ecuación y se analizan sus unidades en el SI, se tiene que el coeficiente de difusión:

El coeficiente de difusión (D) representa la cantidad de masa que se difunde por unidad de tiempo a través de la unidad de superficie normal al sentido de la difusión, cuando el gradiente de concentración es igual a la unidad.

DIFUSION POR CONVECCION
La cantidad de masa que setransfiere dentro de una misma fase a consecuencia de la difusión turbulenta depende, por analogía a la difusión molecular, de la superficie, del tiempo y del gradiente de la concentración.
A consecuencia de la complejidad del proceso de transferencia de masa entre las fases, se considera, con fines prácticos, que la cantidad de masa transferida en la unidad de tiempo desde la fase que entrega...