DIFUSIÓN BINARIA EN GASES

DIFUSIÓN BINARIA EN GASES

1. PROBLEMA

Se ha solicitado el estudio particular de un fenómeno difusivo de etanol en aire, para ello se han seleccionado cuatro celdas de difusión de diferentes diámetros. El problema es encontrar el gradiente de concentraciones en fracciones mol y la magnitud del área de difusión para obtener en un periodo de 25 min 0.10 gmol de etanol vaporizado. La temperatura de difusión es a 50ºC y la presión es la atmosférica.

El llenado de las celdas con etanol es a 2 cm a partir del borde superior.

El gradiente de concentraciones solicitado es desde la interfase líquido-gas al borde superior de las celdas

2. PARTE  EXPERIMENTAL

2.1 MATERIALES

Un baño de temperatura controlada

Un vaso de precipitados de 600 mL con etanol RA (reactivo analítico)

Un distribuidor de aire con manguera (cajita de acrílico)

Una pinza de Mohor

Una té de cristal

Cinco mangueras de hule látex

Cinco celdas de difusión

Un cronómetro

Un catetómetro

Dos soportes universales con pinzas

Un plumón con tinta para escribir en rojo o en negro

Una regla flexible

Una bomba de vacío

Una jeringa de plástico de 5 mL

2.2  SUSTANCIAS

600 mL de etanol RA (Reactivo Analítico)

2.3  SERVICIOS AUXILIARES

Energía eléctrica de 110 volts

Agua caliente a 50°C

Aire a presión

2.4 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO

Los diámetros  internos y las áreas transversales de las celdas son:

Celda 1: Di = 0.95 cm, con área transversal de 0.709 cm2

Celda 2: Di = 1.35 cm, con área transversal de 1.431 cm2

Celda 3: Di = 1.80 cm, con área transversal de 2.545 cm2

Celda 4: Di = 2.20 cm, con área transversal de 3.801 cm2

2.5 DIAGRAMA

[pic 1]

Celda de difusión

2.6 MEDIDAS DE HIGIENE Y SEGURIDAD

Utilizar lentes de seguridad para el manejo del etanol

Sujetar las mangueras de hule látex a las celdas de difusión

Sujetar las mangueras de hule látex al baño de temperatura controlada

2.7 DESARROLLO EXPERIMENTAL

Arranque del equipo

1.- Empezar las experimentaciones con la celda de menor diámetro

2.-Dibujar con un plumón un punto a 2.0 cm abajo del borde superior de cada celda

3.- Utilizar un soporte universal con pinzas para sujetar la celda de difusión y conectarla al baño de temperatura controlada con mangueras de hule látex. Programar el baño de agua a 50ºC

4.- Utilizar otro soporte universal con pinzas para sujetar el distribuidor de aire apuntando la ranura de salida al borde superior de la celda. El distribuidor de aire deberá conectarse con mangueras de hule látex a la bomba de vacío acoplando una manguera de hule, una té de cristal y una pinza de Mohor para obtener un flujo muy bajo y regulado de aire que fluya perpendicular al borde de la celda

5.- Vaciar etanol RA (Reactivo Analítico) a la celda hasta que el menisco del alcohol toque la marca trazada a 2.0 cm de la celda

6.- Hacer coincidir el menisco del etanol contenido en la celda con el puntero óptico del catetómetro

7.- Esperar 3 minutos para considerar el factor de expansión del etanol cuando se calienta a 50ºC, después corregir la nueva altura en el catetómetro, y oprimir el botón de cero ubicado en su carátula digital  

Operación del equipo

8.- Hacer pasar la corriente de aire por la ranura del distribuidor arrancando la bomba de vacío y esperar 30 segundos antes de comenzar el conteo del tiempo con el cronómetro. Durante este tiempo verificar que la ranura del distribuidor de la caja de acrílico esté alineada a la boquilla de la celda y la marca óptica del catetómetro esté alineada con el menisco del etanol

9.- Registrar al final de los 25 minutos en la tabla de datos experimentales el valor leído en la carátula del catetómetro, este valor se lee en la carátula del catetómetro después de apuntar nuevamente el puntero óptico a la altura que descendió el etanol

10.- Continuar la experimentación con las celdas de mayor diámetro.

Paro del equipo

11.- Apagar los botones de energía eléctrica de la bomba de vacío y del baño de temperatura controlada

12.- Apagar el botón de encendido del catetómetro

13.- Vaciar el agua caliente del baño de temperatura controlada

14.-Desconectar cuidadosamente todas las mangueras de hule látex

15.- Guardar las celdas de difusión en sus bolsas correspondientes

2.8 INFORMACIÓN EXPERIMENTAL

Tabla 1 de datos experimentales para la fase líquida

        Donde: h t = representa la disminución del nivel del etanol con respecto al cero del catetómetro, intrínsecamente es un valor negativo

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