UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE QUÍMICA ÁREA DE OPERACIONES UNITARIAS TRANSFERENCIA DE MASA –IQ4
ENSAYO No. 1
22 de febrero de 201
LA CONCENTRACIÓN En química, la concentración de una solución es la proporción o relación que hay entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente, donde el soluto es la sustancia que se disuelve, el disolvente es la sustancia que disuelve al soluto, y la disolución es el resultado de la mezcla homogénea de las dos anteriores. A menor proporción de soluto disuelto en el solvente, menos concentrada está la solución, y a mayor proporción más concentrada está. Una disolución (solución) es una mezcla homogénea, a nivel molecular, de dos o más sustancias.
TRANSFERENCIA DE MASA EN APLICACIONES PARA EL MEDIO AMBIENTE El enfoque principal que se da cuando se discute la transferencia de masa se inclina hacia la industria, mencionando operaciones como el secado, destilación y absorción de gases entre otras.
Es importante establecer que la existencia de transferencia de masa en el medio ambiente es innumerable y que las aplicaciones que se pueden generar para apoyar este ámbito solo son limitadas por la propia perspicacia del científico.
En el medio ambiente la transferencia de masa se presenta en la evaporación de agua de las lagunas para incrementar la humedad de la corriente de aire que pasa sobre ellas, en la transpiración de las plantas, en la difusión de impurezas tanto en ríos, lagos, océanos, etc. En general cada fluido que contenga una diferencia de concentración experimenta la transferencia de masa formando ésta parte general del medio ambiente.
El desarrollo de operaciones y procesos que apliquen la transferencia de masa para purificar o ayudar al medio ambiente es un proceso interesante que se lleva a cabo de distintas maneras.
TRANSFERENCIA DE MASA EN LA CLONACIÓN La Transferencia nuclear: Esta es la técnica usada por los especialistas de ACT, la cual es muy similar a la que se siguió para clonar a la oveja Dolly. La transferencia nuclear consiste en la fusión de una célula adulta con un óvulo, con el fin de crear un embrión que tenga la misma carga genética que el donante de la célula. En el proceso, se extrae el núcleo de la célula huevo y se inserta en su lugar, el núcleo de una célula adulta, por ejemplo de la piel, que contiene los genes del donante. Por un proceso desconocido hasta hace muy pocos años, unas sustancias químicas dentro del óvulo convencen a la nueva mezcla de que se comporte del mismo modo que un embrión y que sus células comiencen a dividirse. A los cuatro o cinco días, la masa de células forma lo que se conoce como un «blastocito», del que pueden ser extraídas las células «madre», también llamadas células embrionarias, por su capacidad de dar lugar a otras células.
DIFUSIÓN MOLECULAR EN SISTEMAS BIOLÓGICOS (BIOPROCESOS) En los sistemas biológicos, las reacciones se ven algunas veces agilizadas por catalizadores sólidos, como por ejemplo agregados, flóculos y películas de células así como partículas de células o enzimas inmovilizadas. Cuando se juntan las moléculas de las células o de las enzimas en una partícula sólida, los sutratos deben ser transportados dentro del sólido para que se produzca la reacción. En estos casos, la trasferencia de materia en el interior de las partículas sólidas no se produce por convección del fluido sino por difusión molecular. A medida que transcurre la reacción, la difusión es también la responsable de la salida de las moléculas de producto hacia el exterior del lugar de reacción. Cuando reacción y difusión
van
unidas,
la
velocidad
considerablemente si la difusión es lenta.
global
de
reacción
puede
reducirse
CAPÍTULO 17
¿Cómo se define la difusividad binaria? La difusividad binaria es el movimiento de una especie inversamente proporcional a la concentración de la misma.
¿Cómo se define la autodifusión? Es el movimiento entre las partículas de la misma especie. Proporcionar órdenes de magnitud típicos de difusividades de gases líquidos y sólidos.
Resumir la notación para las densidades de flujo molecular, convectivo y total para los tres procesos de transporte. ¿Cómo se calcula la densidad de flujo de masa, de cantidad de movimiento y de energía a través de una superficie con orientación?
NOTACI N DENSIDAD
DE
FLUJO
∆ − (⁄)
DE
FLUJO
∆ (⁄) − (⁄)
MOLECULAR DENSIDAD CONVECTIVO DENSIDAD DE FLUJO TOTAL
− ∑ =1
Definir los números de Prandtl, Schmidt y Lewis. ¿Qué intervalos de Pr y Sc puede esperarse encontrar para gases y líquidos?
̅ + ̅ ¿Cómo puede estimarse el potencial de Lennard-Jones para una mezcla binaria, si se conocen los parámetros de las dos componentes de la mezcla?
12 6 () 4[ − ] ¿Cuál es el valor de las teorías hidrodinámicas de la difusión?
Toman en consideración la geometría y las propiedades intrínsecas de las especies hipotéticas.
¿Cuál es la ecuación de Langevin? ¿Por qué se denomina "ecuación diferencial estocástica?
+ () Estocástica se refiere a que la ecuación varía conforme el fenómeno se desarrolla. Por lo tanto, no arroja un resultado puntual, sino brinda una idea de cómo se comporta el fenómeno.
La ecuación de Langevin describe el movimiento de cada una de las partículas (esferas) en el proceso de difusión. Compara la relación entre la difusividad binaria y la viscosidad para gases y para líquidos.
¿Cómo están relacionadas las ecuaciones de Maxwell-Stefan para la difusión de varios componentes con las ecuaciones de Fick para sistemas binarios? En que ambas se apoyan en la teoría cinética de los gases. 1. En una mezcla de varias componentes, ¿La desaparición de implica la desaparición de
∇ ?
No, porque están directamente relacionadas.
