Labo6 7-difusividad

Laboratorio de Ingeniería Química IIDifusividad másica de gases y líquidos

1

“Año de la Inversión para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria”

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

LABORATORIO DE INGENIERÍA QUÍMICA II

TEMA: “Difusividad másica de gases y líquidos”

Integrantes:

080120-I Aguilar Campomanes, Beatriz

080792-G Chipa Saavedra, Miguel

080128-J Puchulán, Carquín, César

082819-J Sánchez Guzmán, Mayra

072834-F Salcedo Bendezú, Daniel

090098-F Santana Huavil, Carlos Eduardo

Fecha de presentación: 14-05-2013


INDICE

INTRODUCCION …

3

I. OBJETIVO …

4

II. MARCO TEORICO

…4

II.1 Difusividad …5

II.2 Difusividad de Gases …5

II.3 Celda de Arnold …7

II.4 Difusividad de Líquidos …

8

III. EQUIPOS Y MATERIALES …10

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL …18

V. OBSERVACIONES EPERIMENTALES …23

VI. DATOS EXPERIMENTALES …24

VII. RESULTADOS OBTENIDOS Y CALCULOS EFECTUADOS …

25

VIII. ANALISIS DE RESULTADOS …37

IX. CONCLUSIONES …37

2


INTRODUCCION

Cuando un sistema contiene dos o más componentes cuyas concentraciones varían de un punto a otro, presenta una tendencia natural a transferir la masa, haciendo mínimas las diferencias de concentración dentro del sistema.

La transferencia de un constituyente de una región de alta concentración a una de baja concentración se llama transferencia de masa.

La masa puede transferirse por medio del movimiento molecular fortuito en los fluidos en reposo o puede transferirse de una superficie a un fluido en movimiento, ayudado por las características dinámicas del flujo.

Existen expresiones teóricas para estimar la difusividad en las mezclas gaseosas de baja densidad, las cuales se basan en consideraciones de la teoría cinética de los gases; tomando en cuenta el movimiento de las moléculas así como las fuerzas de atracción y de repulsión intermoleculares existentes.

En contraste con los gases, para los cuales existe una teoría cinética avanzada para explicar el movimiento molecular, las teorías que se disponen para explicar la estructura de los líquidos y sus características aún son inadecuadas para permitir un tratamiento riguroso.

Existen equipos que nos permiten evaluar de manera experimental las difusividades tanto para gases como para líquidos siendo de ayuda para permitirnos conocer más las propiedades de las sustancias y poder relacionarlos con lo teórico.

DIFUSIVIDAD MASICA DE GASES Y LIQUIDOS

I. OBJETIVOS

3


Determinar la difusividad másica en fase gaseosa. Determinar la difusividad másica en fase liquida. Conocer las características y funcionamiento de los equipos

utilizados. Comparar el valor de la difusividad encontrada

experimentalmente en la práctica con los de los datos teóricos de la literatura

II. MARCO TEORICO

2.1 DIFUSIVIDADLa difusividad, o coeficiente de difusión, D, es una propiedad del sistema que depende de la temperatura, presión y de la naturaleza de los componentes. Unateoría cinética avanzada predice que en mezclas binarias será pequeño el efecto debido a la composición. Sus dimensiones pueden establecerse a partir de su definición, y éstas son longitud2/tiempo. La mayoría de los valores que aparecen en la bibliografía sobre D están expresados en cm2/s; las dimensiones en el SI son m2/s.

2.2 DIFUSIVIDAD DE GASES

La difusividad es una propiedad física que depende de los componentes, presión y temperatura. Las dimensiones de la difusividad son las mismas de la viscosidad cinemática y la difusividad calorífica, y ordinariamente se mide en cm2/seg. En la tabla 15-1 damos los valores experimentales de la difusividad para algunos sistemas binarios a la presión atmosférica, que pueden tomarse para todo el intervalo de concentraciones con error menor del 3 %. La difusividad de un componente puro, o coeficiente de autodifusividad, se puede determinar experimentalmente mediante la técnica de trazadores radiactivos.

Tabla 1: Difusividad de gases, a 1atm

4


Fuente: Vian-Ocon, 5ta edición, “Elementos de Ingeniería Química”

En ausencia de datos experimentales, la difusividad puede evaluarse a partir de ecuaciones semiempíricas basadas en la teoría cinética; aunque se han dado otras de tipo parecido, la correlación general más satisfactoria es la de Hirschfelder,Bird y Spotz:

DAB=9.292×10−4×T 3 /2× ¿¿ .... (15.9)

Siendo:

DAB=Difusividad ,cm2/ segT=Temperatura , engrados kelvinM A yM B=Masamolecularesde los dos componentesp=Presi ón , enatm

r AB=Separaci ó ndemol é culas enel choque , A (10−8cm )=1/2(r A+rB)∈AB=Energí ade interacci ónmolecular , ergios(¿ √∈A×∈B)r A y rB=Diámetro de colisi ónde los componentes , Ak=Constante de Boltzmann=1.38×10−6 erg/K ¿

f ( kT∈AB )=Funció ndec hoque ,dada en la figura2

Figura 1: Función de colisión para gases y vapores

5



Wilke y Lee han hecho recientemente una revisión de las ecuaciones del tipo de la [15-9] l. Según estos autores, las difusividades calculadas se aproximan más a las experimentales cuando las constantes de choque E/k y r se calculan a partir de las viscosidades (en la tabla 15-2 damos algunos de estos valores). A falta de estos datos, las constantes de choque pueden evaluarse según:

∈k=0.75T C , obien

∈k=1.21T bi

r=1.18V 1 /3 , obien r=0.833V c1 /3

siendo Tc la temperatura crítica; Tb , la temperatura normal de ebullición; V, el volumen molar en el punto de ebullición normal (cm3/mol), y Vc, el volumen crítico (cm3 /mol). Cuando sea posible se emplearán las expresiones indicadas en primer lugar.

Tabla 2: Constantes de colisión, evaluadas a partir de las viscosidades

6



La ecuación (15-9) nos sirve también para interpolar (y extrapolar dentro de intervalos moderados) los valores experimentales de la difusividad a presiones y temperaturas diferentes, teniendo en cuenta la proporcionalidad con T 3/ 2 y con 1/p.

II.3 CELDA DE ARNOLD

Esta celda está compuesta por un tubo angosto (de geometría cuadrada teóricamente) que se encuentra parcialmente lleno con líquido puro A, que se mantiene a una temperatura y presión constante. El gas B, que fluye a través del extremo abierto del tubo, tiene una solubilidad despreciable en el líquido A y también es químicamente inerte respecto de A. El componente A vaporiza y se difunde en la fase gaseosa. La rapidez de vaporización puede medirse en forma física y también expresarse en forma matemática en términos del flujo en masa molar.

Figura 2: Celda de Arnold

7


Fuente: Marianela Fernández, “Universidad del Zulia”

2.4 DIFUSIVIDAD DE LIQUIDOS

La difusividad de los líquidos puede variar bastante con la concentración; cuando no se indica ésta hay que suponer que la difusividad está dada- para disoluciones diluidas del soluto A en el disolvente B.En la tabla 15-3 damos las difusividades de algunas disoluciones. A falta de datos experimentales puede aplicarse la correlación de Wilke, modificada recientemente por Wilke y Pin Chang:

DAB=7.4 ×10−8×¿¿

DAB=Difusividad ,cm2/ segMB=Masamolecular del disolventeT=Temperatura , Kµ=Viscosidad de la solución , centipoisesV A=Volumenmolar del soluto , cm3/mol

n=Parámetrode asociacióndel disolvente(2.6 parael agua)

El volumen molar del soluto se calcula por la regla aditiva de los volúmenes (regla de Kopp), mediante los volúmenes atómicos y funcionales (véase tabla 5).La ecuación [15-10] puede emplearse para extrapolar las difusividades experimentales a temperaturas diferentes, siempre que se conozca la variación de la viscosidad de la disolución con la temperatura.

Tabla 3: Difusividad de disoluciones acuosas

8



Tabla 4: Difusividad de disoluciones acuosas


Tabla 5: Volúmenes atómicos y funcionales, volúmenes molares de compuestos sencillos

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III. EQUIPOS Y MATERIALES

1. Balanza Mecánica De Triple Brazo OHAUS. Tres brazos con indicadores o muescas alineados. Resorte de compensación de ajuste de "cero" Capacidad de pesaje: 2610g Sensibilidad: 0.1g

Figura 3

Fuente: foto tomada en el Laboratorio de Operaciones Unitarias (LOPU)-UNAC

2. Espátula

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Es una lámina plana angosta que se encuentra adherida a un mango hecho de madera, plástico o meta, es utilizada principalmente para tomar pequeñas cantidades de compuestos o sustancias sólidas, especialmente las granulares.

Figura 4

Fuente: Imagen de internet

3. Piceta

Son recipientes de plástico que se llenan generalmente con agua destilada.Uso: Se les emplea fácilmente para enjuagar materiales previamente

lavados, completar volúmenes de líquidos y lavar precipitados.

Figura 5


4. Cronómetro

11


Es un reloj que mide con gran precisión, un tiempo determinado en fracciones de segundos.

Figura 6


5. Vaso precipitado

Tiene forma cilíndrica y posee un fondo plano, se encuentran en varias capacidades. Su objetivo principal es contener líquidos o sustancias químicas diversas de distinto tipo. 2 vasos precipitados de 500 ml

Figura 7


12


6. Fiola (matraz aforado)

Es un recipiente de vidrio de cuello muy largo y angosto, en el cual tienen una marca que señala un volumen exacto a una temperatura determinada que está grabada en el mismo recipiente y generalmente es 20ºc. Kyntel Capacidad: 25 ml

Figura 8


7. Conductímetro

El conductímetro mide la conductividad eléctrica de los iones en una disolución. Para ello aplica un campo eléctrico entre dos electrodos y mide la resistencia eléctrica de la disolución. Para evitar cambios en las sustancias, efectos de capa sobre los electrodos, etc. se aplica una corriente alterna. Marca del producto: LAMOTTE

Figura 9

13



8. Equipo para difusión de líquidos

El equipo utilizado para determinar la difusividad másica en fase líquida consta de un recipiente cilíndrico que se coloca sobre un agitador magnético de velocidad variable, el cual se llena con agua destilada o desionizada. Sobre este recipiente se coloca la celda de difusión, que se ajusta con el tornillo de ajuste. En la base del recipiente cilíndrico, se encuentra el punto de conexión con el medidor de conductividad.

Figura 10


9. Agitador magnético

Equipo electrónico que consta de un motor que hace girar a una pastilla según el rango de velocidad se requiera en rpm.

Marca del producto: STUART SCIENTIFIC

Figura 11

14



Figura 12


10. Acetona

Este líquido incoloro, volátil e inflamable es el ejemplo más simple de "cetona". Debido al hecho que la acetona es miscible en agua sirve de disolvente como tal, típicamente el solvente elegido para tareas de limpieza en el laboratorio. Su nombre oficial es propanona.

Figura 13

15



11. Cloruro de sodio

De formula química NaCl. También conocido como sal de mesa, que al disolverlo en agua forma una solución electrolítica, los componentes individuales se disocian debido a interacciones entre moléculas solvente y soluto en un proceso llamado solvatación.

Figura 14


12. Jeringa

Instrumento de forma de embolo que permite introducir o sacar un fluido de espacios muy reducidos. Consta de una aguja con un agujero para mejorar esa función.

Figura 15


13. Equipo para difusión de gases

16


Es un instrumento que consta de un tubo capilar en donde se deposita una solución liquida, de preferencia volátil, y una bomba que proporciona aire a la cavidad superior transversal en el tubo donde se encuentra la solución, para obtener datos cuantitativos tiene también un microscopio.Marca del equipo: ARMFIELD

Figura 16


IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Experiencia 1: Difusividad másica de gases

Calentar el agua hasta una temperatura de 50°C y con ayuda del interruptor del calentador, controlar que está se mantenga constante.

Figura 17

17



Con la ayuda de una jeringa, llenar parcialmente el tubo capilar con la sustancia volátil (acetona) hasta que el nivel del líquido quede dos centímetros por debajo del extremo superior.

Figura 18


Introducir el capilar en el baño de agua a temperatura constante, a través del anillo de goma de la rosca metálica, enroscar y asegurarse que el capilar ente en posición normal frente al microscopio. Conectar un extremo del capilar al conducto de aire.

Figura 19

18



Ajustar la altura del microscopio para poder visualizar la altura del líquido dentro del capilar.

Figura 20


Encender el interruptor de la bomba de aire, haciendo circular una suave brisa de aire por el extremo del tubo capilar. Con ayuda del microscopio, medir el descenso de nivel de la sustancia volátil en el capilar a intervalos regulares de tiempo.

19


Experiencia 2: Difusividad másica en líquidos

Preparar 250 ml de una solución de cloruro de sodio NaCl 2M (117g/L), para ello se pesó 29.25.

Figura 21 Figura 22

Figura 23

Fuente: fotos tomadas en el Laboratorio de Operaciones Unitarias (LOPU)-UNAC

A continuación llenar completamente la celda, con la solución preparada. Limpiar cualquier exceso de solución del exterior, de la celda y los topes de los capilares usando papel de filtro.

Figura 24

20



Colocar la celda sobre el recipiente, en una posición de modo que el tope de los capilares coincidan con la marca de graduación y 5 mm debajo de ella, seguidamente llenar el recipiente agua destilada (1L), hasta la marca de graduación.

Figura 25

Fuente: foto tomada en el Laboratorio de Operaciones Unitarias (LOPU)-UNA

21


Encender el agitador magnético para dar una agitación suave. Conectar el conductímetro y tomar lectura de la conductividad en intervalos de 3 minutos.

Figura 26 Figura 27

Fuente: fotos tomadas en el Laboratorio de Operaciones Unitarias

(LOPU)-UNAC

V. OBSERVACIONES EXPERIMENTALES

Ya que solo se cuenta con sal yodada comercial no se puede tener los datos para cloruro de sodio puro en solución, el porcentaje de impurezas no es significativo pero lo ideal es trabajar con muestras puras.

En la toma de la conductividad del liquido, teóricamente si el agua destilada y des-ionizada debería tener un valor muy diferente(oscila por los 0,055 μS·cm-1) al que obtuvimos, aunque la diferencia no es marcada lo ideal sería usar agua destilada y des-ionizada.

El continuo empañamiento de las paredes de la cámara de agua en el equipo de difusividad gaseosa obstaculizaba la medición y toma de datos.

VI. DATOS EXPERIMENTALES

22


Experiencia 1: Difusividad másica de gases

Tsolucion= 50ºC Tabla 6

θhoras ( z−zo )mm

1 2.22 4.2

3 6.2

4 8.05 9.90

6.5 12.60

7.5 14.309.0 16.60

11.0 19.70

14.0 24.20Fuente: Datos experimentales tomados en el LOPU- UNAC

Experiencia 2: Difusividad másica de líquidos

T= 23.8ºC Tabla 7

θmin k (μS )

0 21.33 30.76 35.89 40.7

12 4715 52.418 58.9

23


21 67.324 74.327 8330 92.833 105.336 120.039 132.242 145.045 155.7

Fuente: Datos experimentales tomados en el LOPU- UNAC

VII. RESULTADOS Y CALCULOS EXPERIMENTALES

DIFUSIVIDAD DE UN GAS

Esta ecuación representa una línea recta:

θ(Z−Z0)

=(Z−Z0)

α+

2Z0

α

La pendiente de esta recta es

m= 1α

Θ: tiempo en segundos α= L2

θ(Z−Z0) :Diferencia de niveles

Tabla 8Θ (s) (Z−Z0) (mm)3600 2.27200 4.2

10800 6.214400 8

24


18000 9.923400 12.327000 14.332400 16.639600 19.750400 24.2

Fuente: Elaboración propia (cálculos)

Reordenando la tabla

Tabla 9(Z−Z0) (mm) θ

(Z−Z0)2.2 1636.3636

44.2 1714.2857

16.2 1741.9354

88 1800

9.9 1818.18182

12.3 1902.43902

14.3 1888.11189

16.6 1951.80723

19.7 2010.15228

24.2 2082.64463


Se obtiene una gráfica

Grafica 1: Viscosidad Vs Temperatura

25


0 5 10 15 20 25 300

500

1000

1500

2000

2500

f(x) = 19.549419203816 x + 1624.69100081143R² = 0.980975081580004

(Z-Z0)

θ/(Z-Z0)

Fuente: Elaboración propia (gráfica en Excel)

Podemos apreciar un incremento directamente proporcional según sigue el descenso del líquido volátil con la relación de tiempo sobre descenso. Esto es apreciable ya que contamos con un líquido volátil, es decir de bajo punto de ebullición, lo que permite obtener datos de medición de forma relativamente rápido según su temperatura de inicio.De la gráfica obtenemos una pendiente m igual a 19.549419. Que es la inversa de α.Entonces:

m= 1α

1α=19.549419 s/mm2

α=0.0511524mm2/ s

α=0.000511524 c m2/ s

DAB=α .ρA

2CMWA.

PBM

(P A1−PA2)… (α)

26


DAB=α .ρA .R .T

2 PT MWA . ln (PB2

PB1)…(β )

ρA : Densidad de la sustancia volátil.MWA: Peso molecular de la sustancia volátil.C: Concentración molar total.PA1: Presión total de la sustancia volátil en la interface líquido-gas= P°APA2: Presión parcial de la sustancia volátil en el seno de la corriente gaseosa.

PBM=(PB2−PB1)

ln (PB2

PB1)

=(PA 1−PA2)

ln (PB2

PB1)

De la tabla de presiones de vapor para varios compuestos orgánicos:

Tabla 10: Presiones de vapor de compuestos orgánicos

Presion 200 400 760ACETONA 22.7 39.5 56.5

Fuente: Manual del ingeniero quimico Perry

Genero nuevos datos para la temperatura de trabajo: 40°C

Tabla 11

A B CACETONA 9.130474585 2488.242032 341.6403207


log p=A− Bt+C

Trabajando a una temperatura de 40°C obtenemos

log p=9.130474585− 2488.24203240+341.6403207

27


p=407.955779mmHg

PA1=407.955779mmHg

También se sabe que

PA2=0

PT−PA1=PB1

PT−PA2=PB2

Transformando la ecuación β:

DAB=α .ρA . R .T

2 PT MWA . ln (PT−PA2

PT−PA1)

DAB=α .ρA . R .T

2 PT MWA . ln (PT

PT−PA1)…(Ω)

Tomando en cuenta:

PT=760mmHg

Densidad de la acetona:Usando la educación de temperatura para hallar densidades

International Critical Tables of Numerical Data, Physics, Chemistry and Technology

Pag. 27.

dT=[de+10−3 . α (t−t 0 )+1 0−6 . β (t−t 0 )2+10−9 . γ (t−t 0 )3 ]±1 0−4∆

Reemplazando valores de la tabla adjunta en el libro citado.

dT=[0.81248+1 0−3 .−1.1 ( 40−0 )+10−6 .−0.858 (40−0 )2+10−9 .0 (40−0 )3 ]

La densidad a 40°C esdT=0.7671072g /mL

Reemplazando los datos en la ecuación Ω.

28


DAB=0.000511524 cm2

s.

0.7671072 gmL

. 1000mL1 L

.62 .32mmHg Lmol K

.(40+273.15)K

2∗760mmHg∗58.08 gmol−g

. ln ( 760760−407.955779

)

La difusividad de la acetona a 40°C es:

DAB=0.112716 cm2

s

Usando la ecuación empírica semi empírica de Fuller:

DAB=1 0−9T1.75

PT [(∑V A)1/3+(∑V B)

1 /3 ]2∗( 1

M A+ 1MB )

1 /2

DAB: Difusividad T: Temperatura °KM A: Peso molecular de A Kg/KmolMB: Peso molecular de B Kg/KmolPT: Presión total, atmosferas∑V : Volumen molecular

M A=58.08 KgKmol

MB=29KgKmol

T=40° C+273.15

T=313.15 K

PT=1atm

∑V B=20.1∗1 0−3m3

atomoKg

Para hallar el volumen molecular de la acetona puesto que o esta en tablas tenemos que hacer el siguiente procedimiento:

La estructura de la acetona es:

29


CH3-CO-CH3

3 átomos de carbono6 átomos de hidrogeno1 átomo de oxigeno

∑V A=3∗14.8+6∗3.7+1∗11

∑V A=77.6∗10−3m3

atomoKg

DAB=10−9 ¿(313.15 K)1.75

1atm[( 77.6∗10−3m3

atomoKg)

1/3

+( 20.1∗1 0−3m3

atomoKg)

1/3]2∗( 1

58.08 KgKmol

+ 129KgKmol )

1 /2

DAB=0.000010866 m2

s

DAB=0.10866 c m2

s

Tabla 12Resultado experimental Según la ecuación de Fuller

DAB=0.112716 cm2

sDAB=0.10866 cm2

sFuente: Elaboración propia (cálculos)

DIFUSIVIDAD DE UN LÍQUIDO

Calcular el peso de cloruro de sodio para preparar la concentración inicial de la solución de cloruro de sodio 2M para 250ml:

Molaridad= molesvolumen

→m=M .V .M→mNaCl=2M∗0,250L∗58,5 grmol

30


mNaCl=29.25 gr

Ahora con la ecuación:

K=DAB∗A∗(CM

V )∗C A1−C A2

Z∗θ+K0

Teniendo:

m=DAB∗A∗(C M

V )∗C A1−C A2

Z

despejando ladifusividad→DAB=m∗V∗Z

A∗CM∗(CA 1−C A2 )

Z = Longitud de la trayectoria de difusión = 0.5 cm V = Volumen del líquido en el recipiente = 1000 cm3

A = Área sección normal a la dirección del flujo. A = Nº (π d2/4) d = 0.1 cm Nº = 121 capilaresCM = 0.41 (Ω-1)(gmol /cm3)-1 Conductividad molar para el cloruro de sodio CA1 = Concentración de la solución de cloruro de sodio = 2 M CA2 = Concentración de la solución de cloruro de sodio = 0 M

De los datos obtenidos en la experiencia (tabla 7), le realizamos un ajuste lineal para determinar su pendiente e intercepto.

Tabla 13Θ (seg) K (μS)

0 21.3180 30.7360 35.8540 40.7720 47900 52.4

1080 58.91260 67.31440 74.31620 831800 92.81980 105.32160 120

31


2340 132.22520 1452700 155.7

Fuente: Datos experimentales tomados en el LOPU- UNAC

Grafica 2: Viscosidad Vs Temperatura

0 500 1000 1500 2000 2500 30000

20

40

60

80

100

120

140

160

180

f(x) = 0.0487369281045752 x + 13.1051470588235R² = 0.971349515046906

K (μS) vs Θ (seg)

K (μS)

Fuente: Elaboración propia (gráfica en Excel)

Se observa que conforme pasa el tiempo la conductividad del fluido va aumentando, esto se debe a que el electrolito en este caso el cloruro de sodio se va difundiendo en el agua destilada.

Con este ajuste lineal tenemos que m es igual a 0.048 μS/ s o 4.8.10 -8 S/s. Ahora se calcula la difusividad:

Calculando total de los capilares:

A=N o∗π∗d2

4→A=

121∗π∗(0.1cm )2

4→A=0.9503 cm2

Reemplazando en la formula anterior:

32


DAB=m∗V∗Z

A∗CM∗(C A1−CA 2)

DAB=(4.8 .10−8S/ s) (1000 cm3 )∗(0.5cm )

(0.9503 cm2 )(0.41 Ω−1

( g−molcm3 ))(2 g−mol

cm3 −0 g−molcm3 )

DAB=3.0799 .10−5 cm2

s

Ahora adoptando el concepto del factor α:

α=1+m∗∂ ln γ±

∂m=1+

mγ ±

∗∂ γ±

∂mDonde la molalidad representada como molalidad está dada por:

m= 1000∗M1000∗ρ−M∗M

m= 1000∗2M

1000∗1.057 grml

−2 M∗58.5 grmol

→m=2.12766 molKg

Gráfica 3: Activity coefficients oftypical uni-univalents electrolytes at 25oC

Fuente: internet

33


De la curva para el NaCl se saca una ecuación polinómica:

γ±=2.7007 .10−3m3−0.039603m2+0.2098598m−0.407327 r 2=0.9913

∂γ ±

∂m=8.1021 .10−3m2−0.079206m+0.2098598

Reemplazando el punto:

γ±=0.67∂γ±∂m

=0.05

Reemplazando los datos tenemos:

α=1+m∗∂ ln γ±

∂m=1+

mγ ±

∗∂ γ±

∂m

α=1+ 2.127660.67

∗0.05→α=1.15878

Como corrección obtendremos:

DAB=DAB

o ∗ηsteη sol

∗(ρste∗V ste)−1∗α

Reemplazando:

DAB=3.0799 .10−5

cm2

s∗0.8909 cp

1.15526 cp∗(0.055566∗18 )−1∗1.15878

DAB=2.75222 .10−5 cm2

s

Ahora para comparar con el teórico se recurre a la propuesta para soluciones electrolíticas diluidas, que Nernst (1888) propuso (a dilución infinita):

DAB=R∗T ¿¿

DAB = Coeficiente de difusión dilución infinita, basada en concentración molecular, cm2/s T = temperatura, K.R = Constante de los gases = 8.314 J/(mol - ºK) λ+

0 λ-0 = Conductividad iónica (A/cm2) (cm/V) (cm3/g-equiv).

Na+ = 50.1 Cl- = 76.3 (Hines, A.L. y Maddox, R.M. (1985). “MassTransfer. FundamentalsandApplications”. Prentice-Hall. New Jersey)Z+ Z- = Valencias del catión y del anión, respectivamente F = constante de Faraday = 96500 C/g-equiv.

Reemplazando los datos tenemos:

34


DAB=(8.314 J

mol . K ) (296.95 K )( 11+ 1

1 )( 96500C

g−¿ )2

( 150.1

+ 176.3 )(( A

cm2 )( cmV )( cm3

g−¿ ))−1

DAB=1.6036 .10−5 cm2

s

Tabla 14Resultado experimental Según la ecuación de Nernst

DAB=2.75222 .10−5 cm2

sDAB=1.6036 .10−5 cm2

sFuente: Elaboración propia (cálculos)

VIII. ANALISIS DE RESULTADOS

El resultado experimental que se obtiene se aproxima al valor teórico según la ecuación de semi - empírica de Fuller. Además se observa un error muy pequeño en exceso del 3.732 %.

Nuestros resultados experimentales del cloruro de sodio en agua donde DAB = 2.75222.10-5cm2s-1 muestran que hay cercanía a los resultados teóricos (dilución infinita), esto puede deberse a que su comportamiento como sistema binario es bastante bueno.

IX. CONCLUSIONES

La transferencia de masa en ciertos sistemas de dos o más compuestos es lenta si no se controlan bien los parámetros como temperatura.

La difusividad de los líquidos puede variar bastante con la concentración.

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X. BIBLIOGRAFIA

Vian-Ocon, 5ta edición, “Elementos de Ingeniería Química”. Perry, R. - Chilton, C. CHEMICAL ENGINEER'S HANDBOOK. Mc Graw-

Hill Book Co., New York, 1973. Treybal Robert, 2da edición, “Operaciones de transferencia de

masa”.

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