PRÁCTICA DETERMINACIÓN DE LA DIFUSIVIDAD DE GASES

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El arreglo experimental asegura que se conocen las concentraciones en ambas fronteras del sistema. Así:

CF 1) [pic 21]

CF 2) [pic 22]

Evaluando las constantes de integración se obtiene que el perfil de flux de A:

[pic 23]

Difusión de un gas en otro inmóvil, régimen pseudoestable

La solución anterior asume que se conoce la altura de la zona con gas en el tubo , y que ésta se mantiene constante durante la evaporación. Sin embargo, precisamente debido a que el líquido se evapora, la altura va aumentando. Para asociar el cambio de la altura con la transferencia de A a través del tubo, se puede escribir un balance de masa:[pic 24][pic 25]

[pic 26]

Cantidad de A que sale del tubo = Cantidad de A que pierde la fase líquida

donde S es el área seccional del tubo, es el volumen de líquido en el tubo y es la concentración molar del líquido (moles por litro), que puede calcularse a partir de la densidad y el peso molecular de A. [pic 27][pic 28]

Sustituyendo el valor de obtenido en el modelo en estado estacionario, se obtiene:[pic 29]

[pic 30]

En esta nueva ecuación diferencial, los límites de integración son:

CF 1) [pic 31]

CF 2) [pic 32]

Integrando la ecuación dentro de estos límites y despejando el resultado para se obtiene:[pic 33]

[pic 34]

Se puede obtener una ecuación más adecuada para ajustar a los experimentos si se reordena el resultado anterior para que en vez del término aparezca solamente la diferencia de alturas , puesto que es más conveniente medir ésta última. Para esto se introduce la siguiente modificación: . Ordenando los términos se obtiene:[pic 35][pic 36][pic 37]

[pic 38]

la cuál es la ecuación de una recta vs. . Con un número de mediciones de a diferentes tiempos se puede ajustar la recta y despejar el valor del coeficiente de difusividad del valor de la pendiente.[pic 39][pic 40][pic 41]

MATERIALES

PROCEDIMIENTO

RESULTADOS

PREGUNTAS

- ¿Cuál es el valor estimado del coeficiente de difusividad binaria estimado para el sistema estudiado?

- El valor obtenido, ¿está dentro del rango esperado para el coeficiente de difusividad en gases? Mencione el rango esperado.

- Estime el valor del coeficiente de difusividad del sistema estudiado con las ecuaciones de Fuller y de Gilliland. ¿Cuánto es el error de estas estimaciones con respecto a la experimental obtenida?

- Discuta a qué puede deberse el error entre el resultado experimental obtenido y los valores calculados en la pregunta 3.

- ¿Cuáles son las características del aparato experimental que no corresponden a las suposiciones del modelo empleado para el cálculo del coeficiente de difusividad?

- Comente las dificultades experimentales que haya tenido y discuta cómo estas dificultades contribuyen al error en la medición.