Celula de stefan

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UFSCar – Universidade Federal de São Carlos
DQ – Departamento de Química

Relatório 3: Determinação do Coeficiente de Difusão Mássica
Experiência de Stefan

DISCIPLINA: Princípios de Operações Unitárias
DOCENTE: Profa. Dra. Rosineide
Alunos: Ciro Scheremeta Quintans RA: 328391
Deborah Christine Azzi RA: 328529
Juliana Beatriz de Oliveira RA: 328286
Maria Fernanda Ribeiro RA:328421
Maria Gabriela Zacarin RA: 313726

Julho/2011

1. Objetivo
Determinar o coeficiente de difusão (DAB) em condições de regime quasi-permanente. Para isso, foi utilizado uma célula de Stefan no qual acompanhava-se a taxa de evaporação de uma substância que possuía propriedades adequadas de volatilidade e não periculosidade aos analistas do grupo.
O valor experimental obtido foicomparado aos fornecidos pela literatura e/ou avaliados teoricamente.
2. Introdução
O transporte de um constituinte de uma solução fluida de uma região de maior para menor concentração é chamada de transferência de massa, na qual a massa é transferida na direção de redução do gradiente de concentração existente.
A transferência de massa pode ocorrer dentro da fase líquida ou da gasosa. Emmuitas operações unitárias da engenharia química, a transferência de massa tem lugar entre duas fases diferentes. Podemos ter:
* Absorção de gases um gás solúvel é removido de uma mistura gasosa com um gás insolúvel por transferência para uma fase líquida;
* Destilação: a transferência de massa tem lugar simultaneamente em duas direções – do líquido para o vapor e vice-versa. O efeitolíquido consiste no aumento da concentração do constituinte mais volátil na fase vapor e no esgotamento da fase líquida;
* Entre outros.
Na experiência aqui realizada serão feitas algumas considerações para simplificação das atividades experimentais, tais como:
* sistema binário: composto de dois constituintes químicos denotados por A e B;
* sistema não-reacional: os dois constituintes daprática não reagem entre si e nem se decompõem;
* uniformidade de algumas propriedades: densidade (ρ) e coeficiente de difusão mássica (Dab);
* problema unidirecional: fluxo apenas na direção x;
* regime pseudo-permanente ( quase-estacionário ): independente do tempo de exposição ao processo de transferência de massa.

3. Resultados e Discussão
Para o estudo do coeficiente dedifusão mássica foi utilizado como substância o éter etílico. Este possui volatilidade adequada ao experimento, já que desejava-se medir a taxa de evaporação da substância contida na célula para o ar. Tal processo corresponde à difusão.
Foram realizadas leituras durante cinco dias da célula número seis. A cada leitura media-se a temperatura e pressão do ambiente e, principalmente, a posição dainterface éter/ar.
Os vários pontos L(t) obtidos ao longo da análise do processo difusional são normalmente tratados em termos na relação (L2 x t), sendo esta linear. Dessa forma, o coeficiente linear permite uma determinação mais confiável do coeficiente de difusão DAB, o qual é diretamente proporcional ao valor deste coeficiente angular.

Data | Hora | L (cm) | T (°C) | P (mmHg) |25/04/2011 | 09:42 | 1,7 | 23,5 | 704 |
25/04/2011 | 12:22 | 3,4 | 24 | 703,5 |
25/04/2011 | 14:53 | 4,5 | 25,5 | 703 |
25/04/2011 | 17:38 | 5,5 | 26 | 702,5 |
26/04/2011 | 09:50 | 8,8 | 22,5 | 705 |
26/04/2011 | 11:32 | 9,2 | 23 | 704,5 |
26/04/2011 | 14:19 | 9,6 | 23,5 | 704 |
26/04/2011 | 16:00 | 9,7 | 23,5 | 703,5 |
27/04/2011 | 10:11 | 11,9 | 21,5 | 706 |
27/04/2011 | 12:19 | 12,1 |22 | 705,5 |
27/04/2011 | 14:19 | 12,3 | 22 | 705 |
28/04/2011 | 08:53 | 14 | 20 | 705 |
28/04/2011 | 12:25 | 14,2 | 20 | 704 |
28/04/2011 | 15:50 | 14,4 | 21 | 703,5 |
28/04/2011 | 18:55 | 14,7 | 21,5 | 703,5 |
29/04/2011 | 09:00 | 15,7 | 20,5 | 703,5 |
29/04/2011 | 11:13 | 15,9 | 21,5 | 703,5 |
29/04/2011 | 13:30 | 16,1 | 21 | 703,5 |
29/04/2011 | 16:41 | 16,4 | 21 | 704 |...
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