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7/25/2019 73320946 Informe 1 Difusion Molecular en Gases Lab Oratorio
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FACULTAD INGENIERIA, ARQUITECTURA Y URBANISMO ESCUELA DE
INGENIERIA AGROINDUSTRIAL Y COMERCIO EXTERIOR
CURSO:
INGENIERIA AGROINDUSTRIAL II.
TTULO DEL TRABAJO:APLICACIN DE LA LEY DE FICK.
INTEGRANTES:
CARRASCO LPEZ, BARBARA AUBINA.
LLAGUENTO QUEZADA, LUZ FATIMA.
LIZANA TORRES, ISIDRO JUNIORS.
ROMERO CENTURION, JESSENIA JACKELINE.
VILLEGAS CAMPOS, ROSINALDO.
DOCENTE:
ING. WALTER SMPALO LPEZ.
AO ACADMICO:
2011
CICLO:
VI
AULA:
A
Pimentel, setiembre del 2011
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APLICACIN DE LA LEY DE FICK
I. Objetivos
Determinar la velocidad de difusin de un desodorante y lanaftalina.
Aplicar la ley de fick.
II. Fundamento terico
La difusin es el proceso por el cual una sustancia se distribuye
uniformemente en el espacio que la encierra o en el medio en que
se encuentra. Por ejemplo: si se conectan dos tanques conteniendo
el mismo gas a diferentes presiones, en corto tiempo la presin es
igual en ambos tanques. Tambin si se introduce una pequea
cantidad de gas A en un extremo de un tanque cerrado que contiene
otro gas B, rpidamente el gas A se distribuir uniformemente por
todo el tanque.
La difusin es una consecuencia del movimiento continuo y elstico
de las molculas gaseosas. Gases diferentes tienen distintas
velocidades de difusin. Para obtener informacin cuantitativa sobrelas velocidades de difusin se han hecho muchas determinaciones.
En una tcnica el gas se deja pasar por orificios pequeos a un
espacio totalmente vaco; la distribucin en estas condiciones se
llama efusin y la velocidad de las molculas es igual que en la
difusin. Los resultados son expresados por la ley de Graham. "La
velocidad de difusin de un gas es inversamente proporcional a la
raz cuadrada de su densidad."
En donde v1 y v2 son las velocidades de difusin de los gases que
se comparan y d1 y d2 son las densidades. Las densidades se
pueden relacionar con la masa y el volumen porque cuando M sea
igual a la masa (peso) molecular y v al volumen molecular, podemos
establecer la siguiente relacin entre las velocidades de difusin de
dos gases y su peso molecular y como los volmenes moleculares
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de los gases en condiciones iguales de temperatura y presin son
idnticos, es decir V1 = V2, en la ecuacin anterior sus races
cuadradas se cancelan, quedando la velocidad de difusin de un
gas es inversamente proporcional a la raz cuadrada de su peso
molecular.
DIFUCION MOLECULAR EN GASES
Transporte de material en el lquido estancado o en lneas de
corriente de un fluido en un flujo laminar se produce por
compartimentos molecular diffusion. Two adyacentes, separados por
particin que contiene los gases puros A o B pueden ser
previstos. Movimiento al azar de todas las molculas se produce de
manera que despus de un perodo de molculas se encuentran
lejos de sus posiciones originales. Si la particin se ha eliminado,
algunas molculas de un movimiento hacia la regin ocupada por B,
su nmero depende del nmero de molculas en el punto
considerado. Al mismo tiempo, las molculas de B difuso hacia
regmenes anteriormente ocupado por pura A. Por ltimo, se
produce la mezcla completa. Antes de este punto en el tiempo, una
variacin gradual en la concentracin de A ocurre a lo largo de un
eje, denominado X, que se une a los compartimentos
originales. Esta variacin, expresada matemticamente-dC A/ dx,
donde CA es la concentracin de A. El signo negativo se debe a la
concentracin de A disminuye a medida que aumenta la distancia
x. Del mismo modo, la variacin en la concentracin de gas B es B-
DC/ DX. La velocidad de difusin de la A, N,depende de un gradiente
de concentracin y la velocidad promedio con la que las molculas
de A se mueve en la direccin x.
Esta relacin se expresa porla ley de Fick:
http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=es&prev=/search%3Fq%3DDIFUSION%2B%2BMOLECULAR%2BEN%2BGASES%26start%3D10%26hl%3Des%26sa%3DN%26biw%3D1280%26bih%3D923%26prmd%3Dimvns&rurl=translate.google.com.pe&sl=en&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Fick%27s_Law&usg=ALkJrhifOTvZ3OcQoVoGlZu0nJdZXOUoUQhttp://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=es&prev=/search%3Fq%3DDIFUSION%2B%2BMOLECULAR%2BEN%2BGASES%26start%3D10%26hl%3Des%26sa%3DN%26biw%3D1280%26bih%3D923%26prmd%3Dimvns&rurl=translate.google.com.pe&sl=en&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Fick%27s_Law&usg=ALkJrhifOTvZ3OcQoVoGlZu0nJdZXOUoUQ7/25/2019 73320946 Informe 1 Difusion Molecular en Gases Lab Oratorio
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"Slo se aplica a ningn movimiento a granel"
donde D es la difusividad de A a B, proporcional a la velocidad
media molecular y, por tanto, depende de la temperatura y la presinde los gases. La velocidad de difusin N A,generalmente se expresa
como el nmero de moles de difusin a travs de unidad de rea por
unidad de tiempo. Al igual que con la ecuacin bsica de
transferencia de calor, indica que la tasa de la fuerza es
directamente proporcional a la fuerza, que es el gradiente de
concentracin.
Esta ecuacin bsica se aplica a una serie de
situaciones. Restringiendo la discusin exclusivamente a
condiciones de estabilidad, en el que ni dC A/ dx o BdC / dx cambian
con el tiempo, contradifusin equimolecular se considera en primer
lugar.
CONTRADIFUCION EQUIMOLAR
Si no hay flujo de masa se produce en un elemento de longitud dx,
las tasas de difusin de dos gases A y B deben ser iguales y
opuestas, es decir, N=- N B.
La presin parcial de A cambia por dP Alo largo de la distancia
dx. Del mismo modo, la presin parcial de B cambios dP B.Como no
hay ninguna diferencia en la presin total a travs del elemento (sin
flujo a granel), dP A/ dx debe ser igual a B-dP/ dx. De un gas ideal la
presin parcial est relacionado con la concentracin molar de la
relacin
P AV= n T AR
donde n Aes el nmero de moles del gas A en un volumen V. Como
la concentracin molar C Aes igual a n A/ V por lo tanto,
P A= C AR T
En consecuencia, para un gas,
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donde D ABes la difusividad de A en B. Del mismo modo,
Por lo tanto, permite que ABD = D = BAD. Si la presin parcial de A
en P x 1es un 1y 2x es P A 2,la integracin de la ecuacin anterior,
Una ecuacin similar se pueden derivar para la contra difusin de
gas B.
III. Materiales y mtodos
Materiales:
Desodorante en spray
Naftalina
Encendedor
Guincha
Mtodo utilizado:
Ley de fick y contradifucion equimolar:
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IV. Resultados
DESODORANTE:
DATOS:
B= aire
PA12=0Z=15 pies
DAB=0,977 pie2/h
PAI= 0,0131 atm.
PBI=? =1013250 Pa
T= 20 C
R=8314, 4 kgm2/s2kg mol*k
Pb2=1 atm.
DESARROLLO
COVIRTIENDO AL SI
() ()
() ()
VISI LE
PA1 PA2
PB2=?
Z1 Z
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Hallando
HALLANDO PB1
HALLANDO
( )
()
()() ()()()
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NEFTALINA
_ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ _
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DATOS
D= 15 cm
Z=26 pies
P= 10 atm
PA1=? =26,33 Pa
DAB= 6,92*10-6 M2/S
TO= 293 OK
R= 8314,34 KG M2/S2 KG
PB2= 1 atm
COVIRTIENDO AL SI
()
()
CALOR
NEFTALINA
PB1 PB2
Z1 Z2
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HALLANDO EL RADIO
HALLANDO
HALLANDO
HALLANDO
( )
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V. Discusiones
Segn el autor menciona Dr. J uan Jo sGonzlez B ayn que, el
naftaleno es muy poco soluble en el agua y se deposita en el fondo
como un slido, se considera al naftaleno como una amenaza para el
agua, sin embargo al someterlo al calor ste se difunde , esto se debe a
que la solubilidad de este producto, es en funcin a su composicin
qumica. De ello va a depender que se disuelva en uno u otro lquido.
Las propiedades fsicas del naftaleno son bien conocidas y es un
material fcil de adquirir, no oxidante y de baja toxicidad. Sin embargo la
asimilacin de una gran dosis produce anemia hemoltica, formacin de
cataratas y sensibilizacin. Los mayores riesgos recaen sobre los
lactantes y fetos., pero la toxicidad de los naftalenos clorados es
considerablemente superior ya que se obtiene por cloracin sucesiva del
naftaleno en presencia de cloruro frrico como catalizador.
Segn Ramiro Betancourt nos dice que: La difusividad para una mezcla
binaria gaseosa se ha obtenido experimentalmente midiendo la
velocidad de interdifusin de dos gases originalmente confinados en los
dos extremos de un cilindro hueco. Un diafragma delgado que separa los
gases en el centro. Se reemplaza entonces el diafragma y los gases de
cada mitad del cilindro son bien mezclados y analizados. En ausencia de
efectos conectivos, la difusin molecular se obtiene comparando los
resultados con una solucin de la ecuacin diferencial bsica.
Lo referente dicho por el autor, esta en relacin con la clase explicada,
ya que de esa forma podemos decir que la teora hecha la semanapasada, toma diferentes puntos de vistas cuando comparamos con
diversos autores, llegando a un mismo punto de partida que son las
integrales de colisin dada por Lennard Jones.
(HIDY, 1972): Comparando la difusividad encontramos que la difusividad
en gases, es muy diferente a la difusividad de Einstein para un
movimiento browniano que representa un caso lmite para la dispersin
de las partculas en un campo de movimiento turbulento.
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Para difusin de molculas por agitacin browniana en un gas en reposo
se relaciona el parmetro de longitud proporcional al recorrido libre del
gas.
Como la viscosidad de torbellino definida antes, la difusividad de
torbellino no es una propiedad fsica del gas, sino que depende de la
naturaleza del campo de turbulencia. Esto esta en contraste directo con
la difusividad molecular en gases, que es una propiedad fsica
dependiente solo de las molculas del gas.
VI. Conclusiones
Se concluye que la velocidad de difusin del desodorante es:
Tambien podemos concluir que la velocidad de difusin de la naftalina
es:
La experiencia nos demuestra que cuando abrimos un frasco de
perfume o de cualquier otro lquido voltil, podemos olerlo rpidamente
en un recinto cerrado. Decimos que las molculas del lquido despus
de evaporarse se difunden por el aire, distribuyndose en todo el
espacio circundante.
En conclusin podemos decir, que para que tenga lugar el fenmeno de
la difusin, la distribucin espacial de molculas no debe ser
homognea, debe existir una diferencia, o gradiente de concentracin
entre dos puntos del medio.
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VII. Bibliografa
http://www2.udec.cl/matpel/cursos/sustancias_peligrosas.pdf:
BIBLIOGRAPHY GRAJALES, R. B. (2003). Transferencia molecular de
calor, masa y/o cantidad de movimiento.Colombia: Centro de
Publicaciones UNC - Sede Manizales.
HIDY, G. M. (1972). LOS VIENTOS.MEXICO: REVERTE MEXICANA.
http://www2.udec.cl/matpel/cursos/sustancias_peligrosas.pdfhttp://www2.udec.cl/matpel/cursos/sustancias_peligrosas.pdfhttp://www2.udec.cl/matpel/cursos/sustancias_peligrosas.pdf