Practica Masa

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO
FACULTAD DE QUÍMICA

LICENCIATURA EN INGENIERÍA QUÍMICA

PRACTICA 1
Determinación de la Difusividad en Gases

Practica 1
Determinación de la Difusividad en Gases

* Objetivos

* Determinar experimentalmente el valor de la difusividad (DAB) de un componente gaseoso A en otro gas B

* Introducción

La mayoría de las operacionesde transferencia de masa que se utilizan para separar los componentes de una solución, logran hacerlo al poner la solución que va a separarse en contacto con otra fase insoluble. La rapidez con la cual un componente se transfiere de una fase a otra depende de un coeficiente llamado de transferencia de masa, o de rapidez, y del grado de desviación del sistema del equilibrio. La transferenciatermina cuando se alcanza el equilibrio.
En la difusión molecular se trabaja con el movimiento de las moléculas individuales a través de una sustancia debido a su energía térmica.

Cuando un sistema contiene dos o más componentes cuyas concentraciones varían de punto a punto, hay una gran tendencia a la transferencia de masa, minimizando las diferencias de concentración en el sistema. Eltransporte de un constituyente, de una región de alta concentración a una de concentración baja, se denomina transferencia de masa.

El mecanismo de transferencia de masa, dependen del sistema dinámico en que tiene lugar. La masa se puede transferir por movimiento molecular en fluidos en reposo, o bien puede transferirse desde una superficie contenida en el seno de fluido que se mueve, ayudada por lascaracterísticas dinámicas de flujo, esto es el movimiento forzado de grandes grupos de moléculas.
La rapidez con la cual se transfiere un componente en una mezcla dependerá del gradiente de concentración existente en un punto y en una dirección dados. Su movimiento está relacionado por medio de la Primera Ley de Fick para un sistema isobárico e isotérmico.

La rapidez de transferencia puededescribirse adecuadamente en función del flujo molar, o moles/(tiempo)(área), ya que el kea se mide en una dirección normal a la difusión.

* Calculo de las Difusividades Binarias

Aplicando la teoría cinética rigurosa de gases que tiene en cuenta las fuerzas de atracción y repulsión entre las moléculas, varios investigadores llegaron a formular la siguiente ecuación que da la difusividadde un componente A en una mezcla binaria con B, cuando A y B son gases no polares, Hirchsfelder−Bird−Pratz:

… (1)

Esta ecuación expresa la misma dependencia de la difusividad de materia con la temperatura y la presión, que predecía ya la teoría cinética elemental. Aquí la difusividad se expresa en m2/s; MA y MB son los pesos moleculares de A y B; p es la presión absoluta en atmósferas;σAB es el diámetro de colisión de Lennard-Jones en Angstroms y ΩD es la integral de colisión, función de la temperatura. Para el cálculo de σAB , εAB y ΩD que aparecen en la ecuación anterior es necesario modelar las fuerzas de atracción y repulsión que se establecen entre las moléculas como función de la distancia. Para gases no polares los datos experimentales demuestran que el potencial deLennard-Jones es muy adecuado para valorar cuantitativamente la magnitud de estas fuerzas y por tanto, para calcular el valor de σAB, εAB y ΩD.

* Material y Equipo

* Agua
* Acetona
* Líquido problema
* Celda de Arnold
* Termobaño
* Bomba de recirculación de agua
* Bomba de aire
* Termómetro
* Cronómetro
* Soporte Universal
* Pinzas de 3dedos
* Franela

* Diagrama de Equipo

Figura [ 1 ]. Celda de Arnold

* Metodología

1. Armamos el dispositivo para sostener la celda de Arnold y colocamos las conexiones de entrada y salida de agua, así como las bombas de agua y de aire.
2. Colocamos la acetona en la cúpula de la celda de Arnold.
3. Determinamos la temperatura del termobaño.
4. Hicimos...