Difusão Molecular em Gases, Líquidos e Sólidos

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Difusión molecular 
Una tubería contiene una mezcla de He y N2 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 pA 1 del He es 0,60 
atm y en el otro extremo, a 20 cm, pA
2 
= 0.20 atm. Calcule el flujo específico de He en estado 
estacionario cuando el valor de DAB de la mezcla He-N2 es 0,687 x 10
-4 m2 /s . Use unidades SI. 
 
Contradifusión equimolar 
En un tubo uniforme de 0,10 m de largo se difunde amoníaco gaseoso (A) en N2gaseoso (B) a 
1,0132 x 10
5
 Pa de presión y 298 K. En el punto 1, pA 
1 
= 1,013 x 104 Pa y en el punto 2, pA2 = 0,507 
x 10
4 
Pa. La difusividad DAB es 0,230 x 10
-4
 m2/s. 
a) Calcule el flujo específico JA en estado estacionario. 
b) Repita para JB 
 
 
 
 
 
 
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. 
La presión total del aire (que se supone seco) es 1,01325 x 10
5
 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 z2-z1 tiene 
0,1542 m de longitud. Calcule la velocidad de evaporación en estado estacionario en kg mol/s • 
m2. La difusividad del vapor de agua a 293 K y 1 atm de presión es 0,250 x 10
-4
 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 
318 K y 1,0 1325 x 10
5
 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 DAB del naftaleno en aire a 318 K es 
6.92 x10
-6
 m
2
/ 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 DAB a las siguientes temperaturas y compárelas con los datos experimentales: 
a) A 0 
o
C. 
b) A 25,9 
o
C. 
c) A 0 
o
C y 2.0 atm abs. 
 
 
 
Volúmenes atómicos de difusión para el método de Fuller, Schettler 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/m
3. 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 NA. 
 
 
 
Coeficientes de difusión para líquidos 
Determinación experimental de difusividades 
 
 
Datos experimentales de difusividades en líquidos. 
 
Predicción de difusividad de un líquido 
Pronostique el coeficiente de difusión de acetona (CH3COCH3) en agua a 25 
o
C y 50 
o
C usando la 
ecuación de Wilke-Chang. El valor experimental es 1,28 x 10
-9
 m
2
/s a 25 
o
C (298K). 
 
Volúmenes atómicos 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 
hidrógeno gaseoso a 17 
o
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 
resistencia a la difusión es la membrana. La solubilidad S del H2, gaseoso en el neopreno a 17 
o
C 
es 0,051 m3 (a TPE de O ºC y 1 atm)/m 3 sólido ·atm y la difusividad DAB es 1,03 x 10
-10 m2/s, a 
17 
o
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 
a 30 oC. 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.