Fenómenos de Transporte
Transferencia de masa
Las operaciones de transferencia de masa se caracterizan por transferir una sustancia a través de otras a escala molecular. Dicha transferencia es el resultado de la diferencia de concentraciones, o gradiente, en donde la sustancia que se difunde abandona un lugar en que esta muy concentrada y pasa a un lugar de baja concentración. Por lo general existen métodos de medición de transferencia de masa que reportan menos índices de incertidumbre, y son relativamente más simples para el montaje y para el control de los parámetros del experimento.
I. Sublimación de Naftalina Sublimación: es un proceso por el cual una sustancia solida cristalina pasa directamente al estado de vapor sin pasar por el estado liquido. Las sustancias que presentan esta propiedad pasan directamente sin fundir al estado de vapor como ejemplo se tiene: la naftalina, alcanfor, yodo, hielo seco etc.
Sublimación
El método de la sublimación de naftaleno ofrece resultados con pequeños valores de incertidumbre, pero para esto es necesario que los valores de las propiedades sean tomados con suficiente exactitud, especialmente de las propiedades básicas: densidad del sólido, presión de vapor saturado, coeficiente de difusión en el aire y el número de Schmidt. El método de sublimación de naftaleno permite mediciones muy precisas y tiene muchas ventajas para el manejo de condiciones de contorno en comparación con los métodos de transferencia de calor.
Trabajo Experimental
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¿Que es la Naftalina?
El naftaleno o también llamado naftalina es un solido blanco que se evapora fácilmente y se produce naturalmente cuando se queman combustibles, también cuando se queman combustibles, también cuando se quema tabaco o madera se produce naftalina. La exposición a grandes cantidades puede dañar o destruir una porción de los glóbulos rojos.
El naftaleno contiene impurezas mezcladas; no obstante estas no constituyen un problema pues durante el proceso de fusión pueden ser extraídas, lo que afecta poco el resultado de las experiencias.
Estructura detallada del naftaleno
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II. Calculo Coeficiente De Transferencia De Masa A. TEÓRICA
Una ves se tiene el Ksg se puede obtener la de transferencia de masa en la interface entre un solido y el flujo de aire mediante la siguiente ecuación.
Donde:
Ksg: coeficiente de transferencia de masa (m/s) M: peso molecular (Kg/mol) Ps: presión de vapor en la sustancia pura a saturación (N/m2) r : radio de la partícula Ts: temperatura en la superficie de la partícula (ºC o ºK) t: tiempo (s) W0: masa inicial de la partícula (Kg) ρs:
densidad de la partícula (Kg/m3)
W: masa de la partícula en cada intervalo e tiempo
B. Experimental El coeficiente de transferencia de masa se calcula con la variación del peso con respecto al tiempo, se realiza una gráfica que describe esta variación, se obtiene una línea recta para la cual se calcula la pendiente que es el coeficiente de transferencia de masa Ksg.
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III.
Procedimiento Experimental
El proceso consiste en poner en contacto aire caliente con la bola de naftalina cuya superficie se calienta y se somete así al proceso de sublimación. Para el aire caliente se uso el secador de pelo, la boca del secador es colocada en la parte de la botella que presenta una abertura, el cual este se encuentra horizontalmente asegurada en la balanza. Una vez armado el esquema para la experiencia (ver figura Nº 1), introducimos la bola de naftalina y procedemos al registro de datos.
Figura Nº 1
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IV.
MÉTODO EXPERIMENTAL
a. Cada intervalo de tiempo de 5 min se registra el peso de la partícula de Naftalina para realizar la gráfica de la variación de la masa (Kg) respecto al tiempo (s). Así mismo también registramos con la ayuda de un termómetro, la temperatura del aire que fluye hacia la bola de naftalina. Una vez teniendo los datos se procede a realizar la grafica W/W0 vs el tiempo (s)
W: Peso en cada intervalo W0: Peso inicial de la partícula Toma de Datos
Peso (gr) 3,658 3,544 3,523 3,5 3,467 3,421 3,369 3,208 3,139 3,067 2,986
Tiempo (min)
Tiempo (s)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000
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W/W0 1 0,9688 0,9630 0,9568 0,9477 0,9352 0,9209 0,8769 0,8581 0,8384 0,8162
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Gráfica de la variación del peso de la naftalina con el tiempo (temperatura media 47.2ºC)
1.2
1
0.8 0 W0.6 / W
y = -0.0177x + 1.0225 R² = 0.9529
Series1 Linear (Series1)
0.4
0.2
0 0
300
600
900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 Tiempo (s)
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b. Luego de determinar la variación de peso, a continuación calcularemos la variación del radio para cada intervalo de tiempo. Para realizar esta experiencia, necesitamos de una probeta graduada de 100 ml en el cual introducimos 90 ml de agua ((ver figura Nº 2) y luego la bola de naftalina ((ver figura Nº 3) Notaremos una variación de volumen de agua, que registraremos como el volumen de la naftalina. Como hemos registramos la temperatura en la experiencia anterior, la densidad de la naftalina se mantendrá constante en todo momento.
Figura Nº 2
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Figura Nº 3 Toma de datos:
Entonces:
Luego:
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Para el
para
Peso (gr) 3,658 3,544 3,523 3,5 3,467 3,421 3,369 3,208 3,139 3,067 2,986
Así sucesivamente seguimos el procedimiento hasta el
Tiempo (min)
Tiempo (s)
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000
Trabajo Experimental
Radio (cm) 0,9847 0,9744 0,9724 0,9703 0,9672 0,9629 0,9580 0,9425 0,9357 0,9285 0,9203
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Gráfica de la variación del radio de la naftalina con el tiempo
1
0.98
0.96 ) m c ( o 0.94 i d a R
Series1
0.92
0.9
0.88 0
300
600
900
1200
1500
1800
2100
2400
2700
3000
Tiempo (s)
V.
Influencia De La Temperatura
En el proceso de Sublimación de la Naftalina, la temperatura influye en gran medida, ya que la tasa de transferencia de masa es mayor al presentarse temperaturas altas en el medio de sublimación, por el contrario cuando la transferencia de masa es menor se debe a que la naftalina es sometida a temperaturas bajas.
VI.
Influencia De La Velocidad Del Aire
La velocidad de flujo de aire aumenta el coeficiente de transferencia de masa, ya que con velocidad del aire mínima, el periodo de transferencia de masa se hace muy largo con variaciones muy pequeñas, sin embargo al aumentar la velocidad del aire también aumentara el coeficiente de masa y se obtendría variaciones mas notorias.
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