Practica Nº1-coeficiente De Difusión 5o4173

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA “TOMÁ FRÍAS” FAC. DE CIENCIAS PURAS-CARRERA DE FÍSICA

Semestre 1/2013

PRACTICA Nº1 COEFICIENTE DE DIFUSION

OBJETIVOS  Determinar la constante de difusión.

MARCO TEORICO Primera ley de fick:  Difusión no cambia con respecto a tiempo. En una dimensión (espacial), esto está donde:  J es el flujo de la difusión en dimensiones de ((cantidad de sustancia) longitud−2 tiempo-1)  Es coeficiente de difusión o difusividad en dimensiones de (longitud2 tiempo−1)  (Para las mezclas ideales) es la concentración en dimensiones de ((cantidad de sustancia) longitud−3)  Es la posición (longitud) Es proporcional a la velocidad de las partículas el difundir, que depende de la temperatura, viscosidad del líquido y del tamaño de las partículas según AlimentaEinstein la relación. En soluciones acuosas diluidas los coeficientes de difusión de la mayoría de los iones son similares y tienen valores que en la temperatura ambiente estén en la gama de 0.6x10-9 a 2x10-9 m2/s. Para las moléculas biológicas los coeficientes de difusión se extienden normalmente a partir del 10-11 a 10-10 m2/s. En dos o más dimensiones debemos utilizar, del o gradiente operador, que generaliza el primer derivado, obtención a fuerza impulsora para la difusión unidimensional es la cantidadcuál para las mezclas ideales es el gradiente de la concentración. En sistemas químicos con excepción de soluciones o de mezclas ideales, la fuerza impulsora para la difusión de cada especie es el gradiente de potencial químico de esta especie. Entonces la primera ley de Fick (caso unidimensional) se puede escribir como: c es la concentración (mol/m3), R es constante de gas universal (J (K mol)), T es la temperatura absoluta (k), y el μ es el potencial químico (J/mol).

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Segunda ley de fick: Se utiliza en la difusión no-constante o continuamente que cambia del estado, es decir, cuando la concentración dentro de los cambios de volumen de la difusión con respecto a tiempo. Dónde:  Es la concentración en dimensiones de [(cantidad de sustancia) longitud-3], [mol de m-3]  Es el tiempo [s]  Es el coeficiente de difusión en dimensiones de [longitud2 tiempo-1], [m2 s1]  Es la posición [longitud], [m]

Puede ser derivado de la primera ley y del equilibrio total del Fick: Si se asume que el coeficiente de difusión D para ser una constante podemos intercambiar las órdenes de distinguir y de multiplicarse por la constante: y, así, reciba la forma de las ecuaciones del Fick como fue indicado arriba. Para el caso de la difusión en dos o más dimensiona ley la segunda del Fick es: cuál es análogo a ecuación del calor. Si el coeficiente de difusión no es una constante, sino depende del coordenada y/o de la concentración, ley la segunda del Fick se convierte: Está el caso un ejemplo importante donde υ está en un estado constante, es decir. La concentración no cambia por tiempo, de modo que la parte izquierda de la ecuación antedicha sea idénticamente cero. En una dimensión con constante, la solución para la concentración será un cambio linear de concentraciones adelante. En dos o más dimensiones obtenemos cuál es Ecuación de Laplace, las soluciones a que se llaman funciones armónicas por los matemáticos.

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FÓRMULAS UTILIZADAS:

Al absorber que la temperatura es la que va cambiar constantemente, nos daremos cuenta al aumentar la temperatura, también aumentara el coeficiente de difusión. En otras palabras, la temperatura y el coeficiente de difusión son directamente proporcionales.

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MATERIALES Para el desarrollo del presente experimento se utilizó:      

Un nivel Un refrigerante simple Baño maría Mangueras Un termómetro Acetona

PARTE EXPERIMENTAL Calentar un baño de agua por medio de una resistencia eléctrica, esto nos dará la temperatura necesaria para realizar el experimento, y también poder cambiarla cuando sea necesaria: En el baño María se introduce la celda de difusión, que en este caso es el balón de 3 vías, la celda contendrá el líquido a analizar. El líquido a estudiar es la acetona, lo cual le introducimos al balón de 3 vías que se encuentra conectada a un serpentín simple en la vía del medio de dicho balón, y las otras dos extrema, bien tapadas para evitar el paso del agua. Cuando el líquido analizado (acetona), se va en o con el aire, debido a que el serpentín tiene un orificio de salida. Observaremos que el líquido va disminuyendo lo cual fue medido con el nivel. Teniendo nuestros datos a obtener:

TIEMPO TEMPERATURA PRESIÓN VOLUMEN MASA

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Calcular con la fórmula:

Utilizar la ley de Graham para hallar el peso molecular de la acetona para las distintas temperaturas, utilizando la velocidad o coeficiente de difusión. La velocidad de difusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su peso molecular. Para los gases a los cuales se les miden sus velocidades de difusión a la misma presión y temperatura.

Aplicar la ley de Graham:

Hallar el porcentaje de error para cada dato:

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