Termoquimica - Equilíbrio Reações Químicas
Por: ana.rafa.eng • 16/9/2016 • Trabalho acadêmico • 1.955 Palavras (8 Páginas) • 365 Visualizações
DIFUSIVIDADE
Professor:
Alunos
Belo Horizonte
2016
RESUMO
A difusão pode ser definida como o movimento de uma espécie química de uma região de alta concentração para outra de baixa concentração, a partir disto podemos dizer que o coeficiente de difusão mede a capacidade com o que essa difusão acontece. O objetivo da prática realizada foi a determinação dos coeficientes de difusão do etanol, da acetona e do diclorometano no ar. Ao executar os procedimentos adequados e calcular os coeficientes de difusão foi possível perceber as disparidades entre os valores experimentais e os valores teóricos, os valores encontrados a partir dos métodos de Fuller, Schettles e Giddings, e de Wilke-Lee foram semelhantes aos valores teóricos, entretanto os resultados da prática realizada não foram totalmente satisfatórios.
- INTRODUÇÃO
A difusividade em sistemas gasosos binários pode ser determinada através de um método simples e bastante preciso conhecido como experiência de Stefan. Esta experiência consiste em preencher um tubo fino, longo e transparente, com um líquido volátil puro (A) até certo nível e fixa-lo verticalmente, em uma sala onde o ar é continuamente renovado e a temperatura mantida constante.
Se o vapor do líquido A for mais denso que o ar, o mecanismo de transporte de A através da coluna de ar, no interior do tubo, é difusão molecular. Considerando-se que a renovação do ar da sala se faz suavemente, após atingir regime permanente, como a velocidade na interface gás-líquido é extremamente pequena, o ar no interior do tubo pode ser considerado estagnado. Tem-se, pois, um problema de difusão molecular através de um gás estagnado.
A determinação da difusividade, por este método, requer o conhecimento da concentração do vapor de A junto a interface e na extremidade superior da coluna de difusão. A remoção contínua de doa ar da sala garante valor zero para a concentração de A naquele ponto. A concentração junto à interface gás-líquido é obtida admitindo-se equilíbrio de fase e que os gases A e o ar sejam ideais.
- MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 Materiais
- Conjunto difusão
- Termômetro
- Régua
- Relógio
- Líquidos (P.A.): Acetona, Diclorometano e Etanol.
2.2. Método experimental
Um longo tempo após a introdução do liquido no tubo, inicia-se a medida da posição da interface em relação à extremidade superior, em função do tempo, anotando em cada medida, os valores de temperatura e pressão. As medidas podem ser feitas em intervalos variáveis de tempo, até que se obtenha um conjunto significativo de dados.
Para difusão de um componente A em um meio estagnado B, tem-se a a Equação 1, como descrita abaixo:
Difusão de um componente A em um meio estagnado B
[pic 1]
Equação. 1
Onde L é a distância da extremidade superior da coluna de difusão até a interface gás-liquido, P e T a pressão e a temperatura absoluta, respectivamente, Lo o valor de L no instante inicial, MA e ρA a massa molecular e a densidade do liquido, respectivamente, DAB a difusividade do componente A em B, R a constante dos gases, XBL e XBo as frações molares de B na extremidade superior da coluna e junto à interface gás-líquido, respectivamente, e θ o tempo.
- RESULTADOS E DISCUSSÕES
3.1 Resultados experimentais
Ao longo do experimento, foram coletados dados referentes a posição da interface em relação á extremidade superior dos líquidos nos tubos, temperatura e tempo da coleta dos mesmos. Os dados experimentais estão descritos na Tabela 1.
Dados experimentais
Data | Hora | Temperatura (°C) | Acetona (cm) | Diclorometano (cm) | Etanol (cm) | |
L1 | 31/05 | 20:26 | 23 | 6,1 | 6,0 | 6,2 |
L2 | 01/06 | 20:44 | 24 | 14,2 | 9,0 | 7,1 |
L3 | 02/06 | 21:27 | 24 | 18,0 | 11,3 | 7,6 |
L4 | 03/06 | 21:10 | 22 | 21,2 | 13,5 | 8,5 |
L5 | 06/06 | 19:06 | 24 | 26,3 | 17,8 | 11,5 |
Tabela 1
Devido o experimento não ter sido composto pelo material barômetro, a medida da pressão não ocorreu. Assim o valor considerado para os cálculos foi de 0,9 atm.
Para os compostos utilizados as massas moleculares e densidades são dispostas na Tabela 2.
Acetona | Diclorometano | Etanol | |
Massa molar (g/mol) | 58,08 | 84,93 | 46,07 |
Densidade (g/L) | 787 | 1330 | 789 |
Tabela 2: Massa molar e Densidade das substâncias.
A partir da Equação 1 (Difusão de um componente A em um meio estagnado B), foi possível o cálculo do coeficiente de difusividade de cada substância, devido a equação representar uma reta no qual a inclinação é o coeficiente de difusividade. A inclinação foi obtida através do gráfico altura² x tempo. A partir desse valor, foi calculado a difusividade de cada substância pela Equação 2.
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