6 Manual Difusão 2015

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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO 
 Instituto de Química 
 Departamento de Operações e Projetos Industriais 
 Laboratório de Engenharia Química II 
 
 
 
Manual de Operação 
 
Conjunto Didático Experimental 
 
“DETERMINAÇÃO DO COEFICIENTE DE DIFUSÃO” 
 
1. Descrição do equipamento 
 
 O esquema da unidade experimental (Célula de Stefan) é mostrado na 
figura 1. Consiste de um tubo de vidro fechado em baixo, de diâmetro interno de 4 
mm e comprimento de 149 mm, fixado a um suporte contendo uma escala 
graduada para a leitura de nível de líquido, L(t). Dispõem-se também de Dietil-éter 
e termômetro. 
 
 
 
Figura 1: Célula de Stefan. Evaporação do constituinte A no seio da mistura 
gasosa. 
 
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2. Operação do equipamento 
 
2.1. Funcionamento 
 
 Preencher a célula até 2 cm abaixo da borda superior, através de uma seringa 
hipodérmica, com o líquido cujo vapor é objeto de difusão na coluna de ar 
estagnado; 
 Após um tempo de espera de 5 min, a fim de que o sistema atinja o regime 
quase-permanente, iniciar a contagem do tempo e a cada milímetro de líquido 
evaporado, anota-se o tempo referente à posição L(t); 
 Medir a temperatura e a pressão ambiente; 
 
2.2. Tomada de dados experimentais 
 
 Os valores obtidos por meio do procedimento descrito devem ser anotados 
na tabela abaixo. 
 
3. Segurança 
 
Neste experimento os aspectos sobre segurança estão restritos aos 
cuidados usuais em se manipular produtos químicos. 
 A escolha do constituinte A deverá atender, principalmente, os requisitos 
de volatilidade adequada, na temperatura ambiente e não periculosidade aos 
alunos. O dietil-éter, usado com cuidado preenche estes requisitos. O ar 
atmosférico, embora seja composto por várias espécies químicas pode ser usado 
como o componente B, para simplificar o experimento. 
 
 
 
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4. Sugestões para o relatório 
 
a) Faça uma revisão sobre o fenômeno de difusão e lei de Fick. 
b) Analise as suposições que devem ser consideradas no caso especial da 
célula de Stefan. 
c) Faça um balanço de massa (fluxo mássico) para determinar a difusividade 
com a célula de Stefan. 
d) Consulte a equação de Chapman-Enskog para o cálculo de difusividade. 
e) Faça os gráficos de L(t) contra tempo e L2(t) contra tempo, e determine 
experimentalmente a difusividade de dietil-éter em ar. 
f) Compare o resultado experimental com dados tabelados e com dados 
teóricos (ex. Eq. Chapman-Enskog). 
 
5. Bibliografia recomendada 
 
GEANKOPOLIS, C.J. Procesos de Transporte y Operaciones Unitárias, 3ªed., 
CECSA, México, 1998 
 
BIRD R., STEWART W., LIGHTFOOT E. Fenomenos de Transporte. Editorail 
Reverte, 1975. 
 
INCROPERA, Frank P. Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa, 6ª 
Ed., LTC, Rio de Janeiro, 2007
 
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Tempo (s) L (m) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Temperatura: Pressão: