Ramo: Transferencia de Materia Ingeniería Civil Química Universidad del Biobío GUIA 2 EJERCICIOS DIFUSION 1. Cuando se establece el régimen estacionario en un flujo de materia a través de una superficie de 0,45 m2 se observa que la cantidad de sustancia que fluye por minuto es de 5,65 moles de la misma. Si el gradiente de concentración de dicha sustancia es -7,25x10-2 M m-1, determinar el coeficiente de difusión de la sustancia en dicho medio disolvente. R: 2,886·10−3 m 2*s −1 2. Cuál es el área requerida para que se realice una transferencia de materia considerando que la sustancia (acetona, C3H5OH) fluye a una velocidad de 1,5 moles/min. Considere un gradiente de concentración del acetona de -6,5 M/m , El coeficiente de difusión de acetona en aire es de 1,1 x10 (-5) m2/s. (25 °). Determine el Flujo másico. R: 0,3497 m2 y 1,45 g/s 3. Calcular el largo del reactor tubular para la transferencia de acetona en aire, considerando que el diámetro del reactor es de 1,24 m, para un flujo de alimentación de 100 gramos por hora. La concentración inicial de acetona en el aire es 0,02 M y la concentración del flujo de alimentación es de 0,15 M. Calcule la velocidad de salida de la mezcla en el punto A, si el diámetro del tubo de salida es 0,5 m. El coeficiente de difusión de acetona en aire es de 1,1 x10 (-5) m2/s. (25 °).PM acetona=58,08 g/mol. (acetona) = 1,4 kg/m3 A Acetona Aire exhausto R: 3,58 m Susana Rivera V. Ingeniero Civil Químico Docente Ramo: Transferencia de Materia Ingeniería Civil Química Universidad del Biobío á𝑡𝑜𝑚𝑜𝑠 ) 𝑚2∗𝑠 R: 6,11*1015 ( R: a) 500*10−3 𝑐𝑚, b) d=16,7119 g/cm3, c) 77,01 h 6.-En el centro de un tubo cerrado de 3 cm de diámetro y 20 cm de longitud se coloca una membrana de hierro. A un lado de la membrana se introduce nitrógeno de manera que la composición del gas en el tubo sea constante e igual a 0,5·1020 átomos de nitrógeno por cm³. En el otro lado de la membrana el gas tiene una composición constante de 1·1018 átomos de nitrógeno por cm³. Calcular el espesor que debe tener la membrana para permitir el paso de un 1% de átomos de nitrógeno por hora (referidos a la primera cavidad), teniendo en cuenta que la difusión se produce a 810 ºC. Otros datos: D0 = 1,4·10-3 cm²/s; Q = 17 700 cal/mol; R= 1,98 cal/(mol·K). R: 0,0128 cm 7.- La cara anterior de un lámina de hierro (BCC, a = 0,287 nm), de 2 mm de espesor, se ha expuesto a una atmósfera gaseosa carburante, mientras la cara posterior a una atmósfera descarburante, ambas a 675 ºC. Después de alcanzar el estado estacionario, el hierro se ha enfriado hasta la temperatura ambiente. Se han determinado las concentraciones de carbono en las dos caras (anterior y posterior), resultando que son 0,015% y 0,0068% C, en peso, respectivamente. Calcular el coeficiente de difusión del carbono, en m2 /s, sabiendo que el flujo difusivo ha sido de 3,69·1017 átomos / (m2 · s) Susana Rivera V. Ingeniero Civil Químico Docente Ramo: Transferencia de Materia Ingeniería Civil Química Universidad del Biobío DATOS PESO MOLECULAR (FE) 55,85; C 12; //NUMERO DE ABOGADRO 6.023X1023ATOMOS/MOL 𝑚2 ) 𝑠 R: 2,28*10−11 ( 8.- Una aleación férrea de Fe-Ni contiene un 8,5 % de Ni (en peso) en el centro de un grano (C) y un 8,8 % de Ni (en peso) en el límite de grano (L). Calcule el flujo de átomos de níquel entre esos dos puntos (C y L), separados por una distancia de 40 µm, a la temperatura de 1200 ºC. Datos: Masa atómica (Ni) = 58,71; M (Fe) = 55,85; Parámetro reticular de la aleación (FCC) = 0,365 nm; Difusividad del Ni en el Fe a 1200 ºC = 9·10-15 m2 /s R: 54*10ˆ15 átomos Ni/m2*s Susana Rivera V. Ingeniero Civil Químico Docente
