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Difusión molecular Una tubería contiene una mezcla de He y N2 gaseosa gaseosa a 298 K y 1 atm de presión total, constante en toda la extensión del tubo. En uno de los extremos de éste, en el punto 1, la presión parcial p A 1 del He es 0,60 atm y en en
el
otro extremo, a 20 cm, p A2 = 0.20 atm. Calcule el -4
flu jo
específico de He en estado
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estacionario cuando el valor de D ABde la mezcla He-N2 es 0,687 x 10 m /s . Use unidades SI.
Contradifusión equimolar En un tubo uniforme de 0,10 m de largo se difunde amoníaco gaseoso (A) en N 2 gaseoso (B) a 5 1,0132 x 10 Pa de presión y 298 K. En el punto 1, p A = 1,013 x 104 Pa y en el punto 2, p A = 0,507 1
x 10 Pa. La difusividad D AB es 0,230 x 10 m2/s. a) Calcule el flujo especí fico fico JA en estado estacionario . b) Repita para JB 4
-4
2
Difusión de los gases A y B más convección A que se difunde a través de B no difusivo y en reposo El agua en el fondo de un tubo metálico estrecho se mantiene a temperatura constante de 293 K. 5 La presión total del aire (que se supone seco) es 1,01325 x 10 Pa y la temperatura es 293 K. El agua se evapora y se difunde a través del aire en el tubo y la trayectoria de difusión z 2-z1 tiene 0,1542 m de longitud. Calcule la velocidad de evaporación en estado estacionario en kg mol/s • -4 m2. La difusividad del vapor de agua a 293 K y 1 atm de presión es 0,250 x 10 m2/s. Suponga
que el sistema es isotérmico. Utilice unidades SI.
Difusión de A a través de B no difusivo y en reposo: a) benceno que se evapora al aire, b) amoniaco atmosférico que se absorbe en agua.
Difusión a través de un área de corte transversal variable Evaporación de una esfera de naftaleno Una esfera de naftaleno con radio de 2,0 mm está suspendida en un gran volumen de aire estacionario a 5 318 K y 1,0 1325 x 10 Pa. Se puede suponer que la temperatura superficial del naftaleno es 318 K y su presión de vapor a esta temperatura es 0,555 mmHg. El valor de D AB del naftaleno en aire a 318 K es -6 2 6.92 x10 m / s . Calcule la rapidez de evaporación del naftaleno en la superficie.
Difusión a través de un área de corte transversal variable: a) Desde una esfera al medio circundante, b) a través de un conducto circular, con ahusamiento uniforme.
Coeficientes de difusión de los gases Estimación de la difusividad de una mezcla gaseosa A través de aire (B) a 1 atm abs, se difunde butanol normal (A). Usando el método de Fuller y colaboradores, estime las difusividades D AB a las siguientes temperaturas y compárelas con los datos experimentales: o a) A 0 C. o b) A 25,9 C. o c) A 0 C y 2.0 atm abs.
V olúmenes atómicos de difusión para el método de Fuller, Sc hettler y Giddings
Difusión molecular en líquidos
Contradifusión equimolar. Difusión de A a través de B que no se difunde Difusión de etanol (A) a través de agua (B) Una solución de etanol (A) en agua (B) en forma de película estacionaria de 2,0 mm de espesor a 293 K, está en contacto con la superficie de un disolvente orgánico en el cual el etanol es soluble, pero el agua no. Por tanto, NB = 0. En el punto 1, la concentración del etanol es 16,8% en peso y la solución tiene una densidad 1 = 972,8 kg/m3. En el punto 2, la concentración del etanol es 6,8% en peso y 2 = 988,1 kg/m3 (P1). La difusividad del etanol es 0,740 x 10 9 m2/s (T2). Calcule el flujo de estado estacionario N A.
Coeficientes de difusión para líquidos Determinación experimental de difusividades
Datos experimentales de difusividades en líquidos.
Predicción de difusividad de un líquido o
o
Pronostique el coeficiente de difusión de acetona (CH 3COCH3) en agua a 25 C y 50 C usando la -9
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o
ecuación de Wilke-Chang. El valor experimental es 1,28 x 10 m /s a 25 C (298K).
Volúmenes at ómicos y molares en el punto de ebullici6n normal
Difusión molecular en sólidos Difusión en sólidos que siguen la ley de Fick Difusión de H2 a través de una membrana de neopreno A través de una membrana de neopreno vulcanizado de 0,5 mm. de espesor, se difunde o hidrógeno gaseoso a 17 C y 0,010 atm de presión parcial. La presión del H2 al otro lado de la membrana es cero. Calcúlese el flujo específico de estado estacionario, suponiendo que la única o resistencia a la difusión es la membrana. La solubilidad S del H2, gaseoso en el neopreno a 17 C -10 es 0,051 m 3 (a TPE de O ºC y 1 atm)/m 3 sólido ·atm y la difusividad DAB es 1,03 x 10 m2/s, a o
17 C.
Ecuaciones de permeabilidad para la difusión en sólidos Difusión a través de una película de empaque usando permeabilidad Se tiene a prueba una película de polietileno de 0,15 mm de espesor para empacar un producto farmacéutico o a 30 C. Si la presión parcial del 02 en el exterior es 0,21 atm y en el interior es 0,01 atm, calcule el flujo de difusión del 02 en estado estable. Use datos de permeabilidad de tablas. Suponga que las resistencias a la difusión en el exterior y en el interior de la película son despreciables en comparación con la resistencia de la propia película.
