Determinação do coeficiente de difusão em gases

Páginas: 9 (2141 palavras) Publicado: 17 de outubro de 2012
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

LABORATÓRIO DE FENÔMENOS DE TRANSPORTE
DISCIPLINA Nº: 102224

TURMA: B1

DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DIFUSÃO EM GASES

PROFESSOR: MANOEL MARCELO DO PRADO

GRADUANDOS (A):

ALLAN DOS ANJOS COSTA DANTAS - 10111105
BRUNO LUAN CARVALHO DE LEITE – 07130011
IGOR SOUZA DEMENDONÇA – 07130542
JULIANA FONTES ARAUJO - 08130219
MONIQUE RIBEIRO VILELA - 11111344
RICARDO MONTEIRO DA CUNHA – 07130412

SÃO CRISTÓVÃO, 15/10/2012

RESUMO

Este relatório tem como objetivo fornecer o procedimento do experimento realizado em
laboratório na semana dos dias 1 a 5 de Outubro de 2012, seus resultados e discussão, como
também a base teórica necessária para o entendimento doassunto em questão. Este
experimento foi realizado durante aula prática da disciplina de Laboratório de Fenômenos
de Transporte, ministrada pelos professores Manoel Marcelo do Prado e Luanda Gimeno
Marques, da Universidade Federal de Sergipe. Neste experimento, foi acompanhado o
processo de evaporação da Acetona líquida, para que se pudesse determinar o coeficiente
de difusão da substância,utilizando o método de Stefan.

1 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

1.1 Transferência de Massa
A transferência de massa em sentido lato poderá ser entendida como o movimento
espacial da matéria. Como exemplo, refira-se o movimento de um fluido numa conduta
ou em torno de corpos. No entanto, “transferência de massa” é geralmente entendida no
seu sentido mais estrito, referindo-se ao movimento de umcomponente específico (A,
B…) num sistema de vários componentes. Existindo regiões com diferentes
concentrações, ocorrerá transferência de massa no sentido das zonas onde a
concentração desse componente é mais baixa. Essa transferência pode ocorrer pelo
mecanismo da difusão molecular ou da convecção.
O fenômeno da difusão mássica é aplicado em diversas operações industriais. Tal
fenômeno ocorrede forma semelhante ao da transferência de calor por condução, ou
seja, uma dada massa é transportada no sentido da diminuição de sua concentração
(LANGE,1973, tradução livre).

1.2 Lei de Fick
A matemática da difusão em estado estacionário ao longo de uma única direção (x)
é relativamente simples, pelo fato de o fluxo ser proporcional ao gradiente de
concentração, de acordo com a expressão:A constante de proporcionalidade D é chamada de coeficiente de difusão, e é
expressa em metros quadrados por segundo. O sinal negativo nessa expressão
indica que a direção da difusão se dá contra o gradiente de concentração, isto é, da
concentração mais alta para a concentração mais baixa.

Lei de Fick com representação molar

(kmol/s

(1)

Lei de Fick com representação mássica
(2)No entanto quando temos a concentração e densidade da mistura constantes,
geralmente para soluções de sólidos ou líquidos diluídos, pode-se fazer uma
simplificação das equações anteriores:

Base molar a Concentração constante

Base mássica a densidade constante

(kmol/s

(kg/s

(3)

(4)

Devido a dificuldade de determinar a difusão mássica, geralmente os coeficientes
sãoencontrados por experimentos.

1.3 Célula de Stefan

A figura abaixo representa o aparato utilizado na determinação experimental do
coeficiente de difusão de misturas gasosas binárias (A e B), Método de Stefan, onde um
dos constituintes químicos procede de uma substância líquida pura em evaporação.
Após o constituinte A evaporar da superfície, ele de deslola na direção x com um fluxo
constante ediferente de zero. Sendo que o constituinte B é o ar, este é praticamente
insolúvel em A e não se move relativamente aos eixos fixos; assim, o fluxo de B é zero.

Figura 1: Célula de Stefan

1.4 Acetona

A propanona (CH3COCH3) é a cetona de maior uso comercial e é mais comumente
conhecida como acetona, e apresenta relativa toxidade, podendo agredir a mucosa bucal
e nasal e provocar...
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