Relatório 1

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DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DOS ALIMENTOS
 GCA128 – LABORATÓRIO DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS III
	
PRÁTICA 1: DETERMINAÇÃO DA DIFUSIVIDADE DE SOLVENTES VOLÁTEIS ATRAVÉS DO AR ESTAGNADO 
 Alunos:
Rafaela Moreira
Tatiane Gonçalves
Welbert de Freitas
Professora
 Luciana
 
 2014
LAVRAS – MINAS GERAIS
INTRODUÇÃO
A difusão representa o transporte em nível molecular entre uma região de concentração elevada para outra região de concentração baixa (INCROPERA, DE WITT, 2003). Segundo esses autores, o transporte difusivo fundamenta-se em aspectos relacionados com soluto e solvente, temperatura, pressão e potencial químico, entre outros. A grandeza que mede a intensidade da transferência de massa por difusão é o coeficiente de difusão, também chamado de difusividade mássica.
O coeficiente de difusão é um valor que representa a facilidade com que cada soluto em particular se move em um solvente determinado, que depende da pressão, temperatura e composição do sistema. Existem vários métodos para a determinação do coeficiente de difusão mássica na literatura. 
Um desses métodos permite estudar a difusão do vapor de um líquido volátil no ar. Dispõe-se de um tubo delgado de alguns centímetros de comprimento e enche- se esse tubo com um líquido volátil tal como éter, acetona ou tetracloreto de carbono. À medida que o líquido evapora, desce o nível da coluna de líquido. O experimento consiste em medir a distância h entre o extremo superior do tubo e a parte inferior do menisco em função do tempo t. A partir da inclinação da reta, obtém o coeficiente de difusão D.
OBJETIVO
O objetivo da aula prática foi determinar o coeficiente de difusão de um solvente (acetona) em regime pseudo-estacionário através de um filme estagnado.
MATERIAL E MÉTODOS
Material
Provetas graduadas de pequeno diâmetro: 5 a 10 cm vazias
Solvente: acetona
Ventilador
Paquímetro
Relógio
Banho-Maria
Métodos
A proveta foi preenchida com acetona até uma certa altura. Em seguida, foi medida a altura entre a borda da proveta e a interface do solvente e o material levado ao banho-maria a 40ºC. Durante o banho-maria, a altura entre a borda da proveta e a interface do solvente foi medida novamente em intervalos de tempo de 15 minutos por um período de 45 minutos. O experimento foi realizado em duplicata.
Por fim, foram realizados os cálculos para análise dos resultados.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Segue abaixo os dados do experimento:
Tamb: Temperatura ambiente = 28,6oC
Patm: Pressão atmosférica = 101,325 kPa
R = 8,314kPa.m3/mol.K
MA: Massa molar do solvente = 58,08g/mol
ρA: Massa específica do solvente: 0,79g/cm3=790kg/m3
A: Constante = 7,02447 
B: Constante = 1161,00
C: Constante = 224,00
T: Temperatura do banho = 40oC
A Tabela 1 apresenta as alturas entre a borda da proveta e a interface do solvente nos respectivos tempos.
Tabela 1: Altura entre a borda da proveta e a interface do solvente
	Proveta 1
	Proveta 2
	Altura 
	Tempo (min)
	Altura (cm)
	Tempo (min)
	Altura (cm)
	Média (m)
	0
	54,32
	0
	53,89
	0,5411
	15
	58,43
	15
	56,18
	0,5731
	30
	60,36
	30
	59,34
	0,5985
	45
	60,88
	45
	59,79
	0,6034
Cálculo da pressão de vapor:
logP = A – 
logP = 7,0247 – 
logP = 7,0247 – 
logP = 7,02447 – 4,39773
logP = 2,62674
P = 423,39 mmHg = 56,447 kPa
Cálculo da fração mássica média do ar no solvente
Considerando YA2 = 0 e YB2 = 1
YA1 = = = 0,557
YB1 = 1 – yA1 = 1 – 0,557 = 0,443
YBML = 
YBML = 
YBML = 
YBML = 0,684
Cálculo da concentração do solvente no ar
CA = 
CA = 
CA = 
CA = 0,0404 kmol/m3
Cálculo da difusividade do solvente no ar para cada tempo
DAB = * * * * 
Tempo 15
DAB = (1/2)*(0,684/0,0404)*(790/58,08)*{[(0,57312)-(0,54112)]/(0,557-0)}*(1/15)
DAB= 0,49 m2/min÷60=0,00819 m2/s
Tempo 30
DAB = (1/2)*(0,684/0,0404)*(790/58,08)*{[(0,59852)-( 0,57312)]/(0,557-0)}*(1/30)
DAB= 0,175 m2/min÷60=0,00292 m2/s
Tempo 45
DAB = (1/2)*(0,684/0,0404)*(790/58,08)*{[(0,60342)-( 0,59852)]/(0,557-0)}*(1/45)
DAB= 0,023 m2/min÷60=0,000375m2/s
A relação entre difusividade e tempo está representada na Figura 1.
Figura 1: Relação entre difusividade e tempo
Procedimento de Chauvenet
DAB* = = 0,00383m2/s
S = 0,00399(Calculado no Excel)
	DR = 	
Tempo 15
DR= (0,00819 - 0,00383)/ 0,00399= 1,09
Tempo 30
DR = (0,00292- 0,00383)/ 0,00399= -0,23
Tempo 45
DR = (0,000375- 0,00383)/ 0,00399= -0,87
Com base nos valores de DR, pode-se inferir que a fração mássica foi aceita, já que em todos os tempos DR<1,38, que é o DRo para três medições.
CONCLUSÃO
O coeficiente de difusão foi de 0,00383m2/s.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
INCROPERA, F.P.; DE WITT, D.P. Fundamentos de transferência de calor e de massa. 5 ed. [S.1.]: Editora LTC, 2003. 698p. Disponível em: < http://www.tede.ufv.br/tedesimplificado/tde_arquivos/12/TDE-2009-02-04T091820Z-1518/Publico/texto%20completo.pdf>.
http://www.ebah.com.br/content/ABAAABeGgAB/determinacao-coeficiente-difusao-massica-2013-experiencia-stefan