DIFUSIÓN EN ESTADO ESTACIONARIO GASES

ESCUELA PROFESIONAL INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

INGENIERÍA DE OPERACIONES AGROINDUSTRIALES III

TEMA:

“DIFUSIÓN EN ESTADO ESTACIONARIO GASES – EQUIMOLAR”

ESTUDIANTES : BUITRON CCORISONCCO, Froilan

LLACCHUAS VALDIVIA, David

SEMESTRE: IX

FECHA: 10 de Marzo del 2014

DOCENTE: Ing. Barazorda Carrillo, José Gabriel

ANDAHUAYLAS – APURÍMAC

2014

INTRODUCCIÓN

Hay tres tipos diferentes de Difusión Molecular, Browniano y turbulento. Difusión Molecular ocurre en gases, líquidos y sólidos. Difusión es el resultado del movimiento térmico de moléculas. Por lo general, convección se produce como resultado del proceso de difusión. La velocidad a la que se produce difusión depende del estado de las moléculas: que se produce en un alto porcentaje de gases, un ritmo más lento en los líquidos, y aún más lenta en los sólidos. En los gases, difusión molecular es dependiente sobre la presión y la temperatura.

Flujo de masa y calor ocurre en las áreas de mayor concentración a áreas de baja concentración. Una forma simple de difusión imagen es cuando la tinta se pone sobre una servilleta de papel, que se extiende desde las zonas de alta concentración en las zonas de baja concentración.

Una mezcla equimolar es una mezcla de dos o más substancias que se encuentran presentes en la misma cantidad de moles

CAPITULO I

DIFUSION

Concepto

La difusión puede ser definida como el mecanismo por el cual la materia es transportada por la materia. Los átomos de gases, líquidos y sólidos están en constante movimiento y se desplazan en el espacio tras un período de tiempo. En los gases, el movimiento de los átomos es relativamente veloz, tal efecto se puede apreciar por el rápido avance de los olores desprendidos al cocinar o el de las partículas de humo. En los líquidos, los átomos poseen un movimiento más lento, esto se pone en evidencia en el movimiento de las tintas que se disuelven en agua líquida.

El transporte de masa en líquidos y sólidos se origina generalmente debido a una combinación de convección (movilización de fluido) y difusión. En los sólidos, estos movimientos atómicos quedan restringidos (no existe convección), debido a los enlaces que mantienen los átomos en las posiciones de equilibrio, por lo cual el único mecanismo de transporte de masa es la difusión.

Sin embargo las vibraciones térmicas que tienen lugar en sólidos permiten que algunos átomos se muevan. Difusión de éstos en metales y aleaciones es particularmente importante si consideramos el hecho de que la mayor parte de las reacciones en estado sólido llevan consigo movimientos atómicos; como ejemplo se pueden citar la formación de núcleos y crecimiento de nuevos granos en la recristalización de un metal trabajado en frío y la precipitación de una segunda fase a partir de una solución sólida.

Mecanismos de Difusión

Existen dos mecanismos principales de difusión en los átomos en una estructura cristalina: (1) mecanismo de vacantes o sustitucional, y (2) el mecanismo intersticial.

Mecanismo de difusión por vacantes o sustitucional

Los átomos pueden moverse en las redes cristalinas desde una posición a otra si hay presente suficiente energía de activación, proporcionada ésta por la vibración térmica de los átomos, y si hay vacantes u otros defectos cristalinos en la estructura para que ellos los ocupen. Las vacantes en los metales son defectos en equilibrio, y por ello algunos están siempre presentes para facilitar que tenga lugar la difusión sustitucional de los átomos. Según va aumentando la temperatura del metal se producirán más vacantes y habrá más energía térmica disponible, por tanto, el grado de difusión es mayor a temperaturas más altas.

La energía de activación para la difusión propia es igual a la suma de la energía de activación necesaria para formar la vacante y la energía de activación necesaria para moverla.

La siguiente tabla presenta la relación de algunas energías de activación para la autodifusión en metales puros.

TABLA 1

Metal

Punto de fusión, °C Rango de temperatura estudiado,

°C

Estructura Cristalina

Energía de Activación, KJ/mol

Cinc 419 240-418 HCP 91.6

Aluminio 660 400-610 FCC 165

Cobre 1083 700-990 FCC 196

Níquel 1452 900-1200 FCC 293

Hierro a 1530 808-884 BCC 240

Molibdeno 2600 2155-2540 BCC 460

Se pude observar que a medida que incrementa el punto de fusión del material. La energía de activación también aumenta. Esto se da porque los metales con temperatura de fusión más alta tienden a mayores energías de enlace entre sus átomos.

La difusión también puede darse por el mecanismo de vacantes en soluciones sólidas. La diferencia entre los tamaños de los átomos y las energías de enlace entre ellos son factores que afectan la velocidad de difusión.

Mecanismo de difusión intersticial

La difusión intersticial de los átomos en redes cristalinas tiene lugar cuando los átomos se trasladan de un intersticio a otro contiguo al primero sin desplazar permanentemente a ninguno de los átomos de la matriz de la red cristalina. Para que el mecanismo intersticial sea efectivo, el tamaño de los átomos que se difunde debe ser relativamente pequeño comparado con el de los átomos de la matriz. Los átomos pequeños como los de hidrógeno, carbono, oxígeno y nitrógeno, pueden difundirse intersticialmente en algunas redes cristalinas metálicas. Por ejemplo, el carbono puede difundirse intersticialmente en hierro alfa BCC y hierro gamma FCC. En la difusión intersticial de carbono en hierro, los átomos de carbono deben pasar entre los átomos de la matriz de hierro.

CAPITULO II

2.1. LEY DE FICK PARA LA DIFUSION MOLECULAR

La difusión molecular (o transporte molecular) puede definirse como la transferencia (o desplazamiento) de moléculas individuales a través de un fluido por medio de los desplazamientos individuales y desordenados de las moléculas.

Se ilustra la trayectoria desordenada

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