RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA: DIFUSIVIDADE EM GASES

[pic 1]UNIOESTE – Universidade Estadual do Oeste do Paraná

Campus Toledo

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA

Prática 12: DIFUSIVIDADE EM GASES

Gabriel Sperotto

Rafael Maurício Urnau

TOLEDO - PARANÁ

Janeiro de 2016

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Gabriel Sperotto

Rafael Maurício Urnau

Difusividade em Gases

Relatório apresentado à disciplina de Laboratório de Engenharia Química I. Universidade Estadual do Oeste do Paraná - Campus de Toledo.

Prof.ª Dra. Veronice Slusarski Santana

TOLEDO – PARANÁ

RESUMO

Processos de transferência de massa possuem grande importância para a maioria dos processos industriais, sendo assim, a difusividade aparece como um dos principais processos de transferência de massa.  Esta prática teve como objetivo o estudo dos processos difusividade por meio da análise da evaporação de diferentes líquidos a sob condições ambiente. Para o experimento foram adicionados individualmente diferentes líquidos em tubos capilares e seguida foi feita a análise da variação da altura dos líquidos em função do tempo. Além disso, foi feito o controle das temperaturas, sendo essas as de bulbos úmido e seco. Neste experimento, os líquidos utilizados foram o diclorometano e a acetona, sendo considerados duas substâncias polares. Foi determinado os valores de difusividade de ambas a substâncias, considerando-se o ar como uma substância e em seguida, como uma mistura bi componente. Os valores experimentais encontrados para as difusividades da acetona e do diclorometano foram de 0,1067 e 0,1136 cm² s-1, respectivamente considerando o ar como uma substancia pura. Já considerando o ar como uma mistura bi componente, os valores obtidos para as difusividade foi de 0,10004 e 0,1024 cm² s-1, os quais ficaram significativamente próximo dos valores teóricos das difusividade para ambas as substancias, apresentando erros de apenas 1 e 0%, quando comparado com os valores teóricos, o que demonstra uma possível atenuação no erro, ao considerar as diferentes interações entre os líquidos estudados e o oxigênio e nitrogênio, presentes no ar atmosférico.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

        A partir dos dados coletados experimentalmente construiu-se a Tabela 1, esta contendo hora de coleta, temperatura de bulbo seco (TBS) e bulbo úmido (TBU) e a altura da coluna de ar (h) dentro de cada tubo referente as duas substâncias estudadas, acetona e diclorometano.

Tabela 1 – Dados experimentais

Dia	Hora	TBU (ºC)	TBS (ºC)	h acetona (cm)	h diclorometano (cm)
01/12	16:40	23	24,5	16,0	17,6
02/12	11:50	24	24,6	16,4	18,4
18:10	23	23,9	16,7	18,8
03/12	07:40	20	21,5	16,9	19,3
17:32	23	24,1	17,0	19,8
04/12	08:30	21	22,2	17,5	20,4
18:28	21	21,7	17,8	21,0
05/12	14:00	21	22,6	18,2	21,7
06/12	14:55	22	23,1	18,7	22,6
07/12	08:22	19	21,6	19,0	23,2
19:20	23	25,2	19,1	23,4
08/12	10:15	23	24,2	19,5	24,0
16:00	24	26,4	19,6	24,3
Média	-	22,1	23,5	-	-

        De acordo com Wolfram Alpha (2015), a pressão média durante os dias de coleta foi equivalente a 1014 hPa (760,6 mmHg = 1,0007 atm).

        Para determinação da difusividade teórica, antes estudou-se a polaridade de ambas as substâncias. Primeiro, no caso da acetona, sua geometria é trigonal plana, como consequência da hibridação sp2 do carbono central. A molécula, o plano, os dipolos e o dipolo resultante são esquematizados na Figura 1, onde se percebe claramente que o oxigênio drena a densidade eletrônica do conjunto H3C-C-CH3, resultando num dipolo permanente (em vermelho na figura) no sentido R2Cδ+Oδ- (R = metila). Como consequência a acetona é uma molécula polar.

[pic 2]

        Figura 1 – Geometria e vetor resultado do momento dipolo da acetona

        Agora para o diclorometano, um solvente muito utilizado em laboratório, cuja fórmula é CH2Cl2, de estrutura tetraédrica. Respeitando as eletronegatividades relativas dos átomos, é possível notar a polaridade através do vetor resultante do momento dipolo, como exposto na Figura 2.

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Figura 2 – Geometria e vetor resultante do momento dipolo para o diclorometano

        A obtenção dos valores teóricos dos coeficientes de difusividades em gases para fins de comparação com os experimentais foram calculados a partir da Equação de Chapman-Enskog. Obtendo-se da literatura os valores necessários para os termos da correlação, utilizando-se a temperatura média de bulbo seco (23,5°C = 296,65 K) e considerando os modelos de Lennard-Jones e Neufeld .

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