FACULTAD INGENIERIA, ARQUITECTURA Y URBANISMO
ESCUELA DE
INGENIERIA AGROINDUSTRIAL Y COMERCIO EXTERIOR
CURSO: INGENIERIA AGROINDUSTRIAL II.
TÍTULO DEL TRABAJO: APLICACIÓN DE LA LEY DE FICK.
INTEGRANTES:
CARRASCO LÓPEZ, BARBARA AUBINA.
LLAGUENTO QUEZADA, LUZ FATIMA.
LIZANA TORRES, ISIDRO JUNIORS.
ROMERO CENTURION, JESSENIA JACKELINE.
VILLEGAS CAMPOS, ROSINALDO.
DOCENTE: ING. WALTER SÍMPALO LÓPEZ.
AÑO ACADÉMICO: 2011
CICLO: VI
AULA: “A”
Pimentel, setiembre del 2011
APLICACIÓN DE LA LEY DE FICK I.
Objetivos
Determinar la velocidad de difusión de un desodorante y la naftalina.
II.
Aplicar la ley de fick.
Fundamento teórico La difusión 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 presión es igual en ambos tanques. También si se introduce una pequeña cantidad de gas A en un extremo de un tanque cerrado que contiene otro gas B, rápidamente el gas A se distribuirá uniformemente por todo
el
tanque.
La difusión es una consecuencia del movimiento continuo y elástico de las moléculas gaseosas. Gases diferentes tienen distintas velocidades de difusión. Para obtener información cuantitativa sobre las velocidades de difusión se han hecho muchas determinaciones. En una técnica el gas se deja pasar por orificios pequeños a un espacio totalmente vacío; la distribución en estas condiciones se llama efusión y la velocidad de las moléculas es igual que en la difusión. Los resultados son expresados por la ley de Graham. "La velocidad de difusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz
cuadrada
de
su
densidad."
En donde v1 y v2 son las velocidades de difusión 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 relación entre las velocidades de difusión de dos gases y su peso molecular y como los volúmenes moleculares
de los gases en condiciones iguales de temperatura y presión son idénticos, es decir V1 = V2, en la ecuación anterior sus raíces cuadradas se cancelan, quedando la velocidad de difusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su peso molecular.
DIFUCION MOLECULAR EN GASES Transporte de material en el líquido estancado o en líneas de corriente de un fluido en un flujo laminar se produce por compartimentos molecular diffusion. Two adyacentes, separados por partición que contiene los gases puros A o B pueden ser previstos. Movimiento al azar de todas las moléculas se produce de manera que después de un período de moléculas se encuentran lejos de sus posiciones originales. Si la partición se ha eliminado, algunas moléculas de un movimiento hacia la región ocupada por B, su número depende del número de moléculas en el punto considerado. Al mismo tiempo, las moléculas de B difuso hacia regímenes anteriormente ocupado por pura A. Por último, se produce la mezcla completa. Antes de este punto en el tiempo, una variación gradual en la concentración de A ocurre a lo largo de un eje,
denominado
X,
que
se
une
a
los
compartimentos
originales. Esta variación, expresada matemáticamente-dC A / dx, donde CA es la concentración de A. El signo negativo se debe a la concentración de A disminuye a medida que aumenta la distancia x. Del mismo modo, la variación en la concentración de gas B es DC
/ DX. La velocidad de difusión de la A,
N,
B-
depende de un gradiente
de concentración y la velocidad promedio con la que las moléculas de A se mueve en la dirección x. Esta relación se expresa por la ley de Fick:
"Sólo se aplica a ningún 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 presión de los gases. La velocidad de difusión N A,generalmente se expresa como el número de moles de difusión a través de unidad de área por unidad de tiempo. Al igual que con la ecuación básica de transferencia de calor, indica que la tasa de la fuerza es directamente proporcional a la fuerza, que es el gradiente de concentración. Esta
ecuación
básica
se
situaciones. Restringiendo
la
aplica
a
discusión
condiciones de estabilidad, en el que ni dC
A
una
serie
exclusivamente / dx o
B
de a
dC / dx cambian
con el tiempo, contradifusión 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 difusión de dos gases A y B deben ser iguales y opuestas, es decir,
N
=- N B.
La presión parcial de A cambia por dP
A
lo largo de la distancia
dx. Del mismo modo, la presión parcial de B cambios dP
B.
Como no
hay ninguna diferencia en la presión total a través del elemento (sin flujo a granel), dP A / dx debe ser igual a
B-dP
/ dx. De un gas ideal la
presión parcial está relacionado con la concentración molar de la relación P A V = n T A R donde n A es el número de moles del gas A en un volumen V. Como la concentración molar C
A
es igual a n A / V por lo tanto,
P A = C A R T En consecuencia, para un gas,
donde D AB es la difusividad de A en B. Del mismo modo,
Por lo tanto, permite que AB D = D = BA D. Si la presión parcial de A en P x 1 es un 1 y 2 x es P
A 2,
la integración de la ecuación anterior,
Una ecuación similar se pueden derivar para la contra difusión de gas B.
III.
Materiales y métodos
Materiales:
Desodorante en spray
Naftalina
Encendedor
Guincha
Método utilizado: Ley de fick y contradifucion equimolar:
IV.
Resultados PB2=?
DESODORANTE:
PA1
Z1
PA2
Z
DATOS: B= aire PA12=0 Z=15 pies DAB=0,977 pie2 /h PAI= 0,0131 atm. PBI=? =1013250 Pa T= 20 ºC R=8314, 4 kgm2 /s2kg mol*k Pb2=1 atm.
DESARROLLO
COVIRTIENDO AL SI
( )
()
( )
( )
Hallando
HALLANDO P B1
HALLANDO
( ) ( )
( )() ()()( )
NEFTALINA PB1 NEFTALINA
PB2
_ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ Z1
CALOR
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
() ()
Z2
HALLANDO EL RADIO
HALLANDO
HALLANDO
HALLANDO
( )
( )() ()()( )
V.
Discusiones Según el autor menciona Dr. Juan José González Bayón que, el naftaleno es muy poco soluble en el agua y se deposita en el fondo como un sólido, se considera al naftaleno como una amenaza para el agua, sin embargo al someterlo al calor éste se difunde , esto se debe a que la solubilidad de este producto, es en función a su composición química. De ello va a depender que se disuelva en uno u otro líquido. Las propiedades físicas del naftaleno son bien conocidas y es un material fácil de adquirir, no oxidante y de baja toxicidad. Sin embargo la asimilación de una gran dosis produce anemia hemolítica, formación de cataratas y sensibilización. Los mayores riesgos recaen sobre los lactantes y fetos., pero la toxicidad de los naftalenos clorados es considerablemente superior ya que se obtiene por cloración sucesiva del naftaleno en presencia de cloruro férrico como catalizador. Según Ramiro Betancourt nos dice que: La difusividad para una mezcla binaria gaseosa se ha obtenido experimentalmente midiendo la velocidad de interdifusión 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 difusión molecular se obtiene comparando los resultados con una solución de la ecuación diferencial básica. Lo referente dicho por el autor, esta en relación con la clase explicada, ya que de esa forma podemos decir que la teoría hecha la semana pasada, toma diferentes puntos de vistas cuando comparamos con diversos autores, llegando a un mismo punto de partida que son las integrales de colisión 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 límite para la dispersión de las partículas en un campo de movimiento turbulento.
Para difusión de moléculas por agitación browniana en un gas en reposo se relaciona el parámetro de longitud proporcional al recorrido libre del gas. Como la viscosidad de torbellino definida antes, la difusividad de torbellino no es una propiedad física 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 física dependiente solo de las moléculas del gas.
VI.
Conclusiones
Se concluye que la velocidad de difusión del desodorante es:
Tambien podemos concluir que la velocidad de difusión de la naftalina es:
La experiencia nos demuestra que cuando abrimos un frasco de perfume o de cualquier otro líquido volátil, podemos olerlo rápidamente en un recinto cerrado. Decimos que las moléculas del líquido después de evaporarse se difunden por el aire, distribuyéndose en todo el espacio circundante.
En conclusión podemos decir, que para que tenga lugar el fenómeno de la difusión, la distribución espacial de moléculas no debe ser homogénea, debe existir una diferencia, o gradiente de concentración entre dos puntos del medio.
VII.
Bibliografía 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.
