Práctica #6
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Práctica No.6
“Ley de Fick”
Objetivo
Calcular la constante de difusión para diferentes compuestos mediante la experimentación
en el laboratorio.
Marco Teórico
La ley de Fick describe diversos casos de difusión en un sistema que inicialmente no está
en equilibrio. Esta ley menciona que el flujo difusivo que atraviesa una superficie es
proporcional al gradiente de concentración. La primera “Ley de Fick de la difusión”
establece que una especie se mueve con relación a la mezcla en la dirección decreciente de
la fracción molar de la misma especie, es decir, en esta ecuación se menciona el
movimiento que los átomos tienen de una concentración alta hacia una baja, el cual es
indicado mediante el signo negativo. La difusividad se define como:
El coeficiente de difusividades se define con unidades de . Las difusividades de
gases a baja densidad son casi independientes de la composición, aumentan con la
temperatura, y disminuyen con la presión.
Materiales y Reactivos
Materiales:
Sección de tubería
Soporte Universal (3)
Pinzas para soporte universal (3)
Secadora
Tubo capilar
Cronómetro
Reactivos:
Alcohol Etílico
Acetona
Procedimiento
Se establece la sección de tubería a la altura deseada usando las pinzas y soporte
universal.
Se establece la secadora a la misma altura de la sección de tubería.
Se toma el reactivo en un tubo capilar.
Se mide la distancia que tiene el reactivo dentro de este.
Se pone un poco al final de la sección de tubería.
Se mide la diferencia de longitud que hay en el tubo capilar.
Se enciende la secadora.
Se mide el tiempo en el que se difunde el reactivo en el aire.
Cálculos y Resultados
De la ecuación
Dónde se define con unidades de , entonces
Igualando estas dos ecuaciones, se tiene:
Despejando D:
Si , sustituyendo V en la ecuación:
En la siguiente tabla se muestran valores para el coeficiente de difusión de diferentes
componentes, las cuales se muestran a una temperatura en grados kelvin.
En la tabla se muestran los resultados obtenidos para D de la práctica mediante la ecuación
obtenida a una temperatura de 48ºC o 321K. Las medidas para D en la tabla se tienen en
metros, para poder comparar fácilmente con la tabla anterior.
Tiempo (s)
Alcohol 1.2 7.89
0.8 4
Acetona 3.5 20.72
2.9 68
Conclusión
Durante la práctica se realizó un orificio en la sección de tubería cerca de la entrada de aire,
donde se insertó el tubo capilar con el líquido dentro de él, pero se observó que el líquido se
movía hacia el otro extremo. Si este extremo se cerraba, la duración del tiempo de difusión
del fluido era muy larga, por lo tanto daba un valor mucho menor. Después de esto, se
decidió hacer de la manera propuesta en esta práctica.
Los valores obtenidos durante la práctica son mayores a los que se tienen en la tabla, esto
está bien, ya que como se mencionó anteriormente, la difusión aumenta con la temperatura.
En la tabla de valores se mostraban temperaturas de 0 y 25ºC, mientras la temperatura que
se utilizó en esta práctica era de 48ºC.
Referencias
Bird, R. B., Stewart, W. E., & Lightfoot, E. N. (1982). Fenómenos de Transporte.
Barcelona: Reverté.
Procesos Bio. (s.f.). Obtenido de https://procesosbio.wikispaces.com/Difusi%C3%B3n