Relatório - Difusividade

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Relatório – determinação do coeficiente de difusividade em um sistema líquido
Objetivo
Estudar da influência da concentração de uma solução salina na difusão.
Determinar o coeficiente de difusividade (DAB) para uma solução salina e encontrar a relação entre a concentração de uma solução salina e a condução.
RESULTADOS E DICUSSÃO
Determinação do coeficiente de difusividade (DAB)
2.1.1 Procedimento
Foi preenchido o vaso do equipamento com água destilada, tomando o cuidado de passar 5mm da célula de difusão.
O condutivímetro foi ligado.
A condutividade da água destilada foi medida no tempo = 0.
A célula foi preenchida com uma solução de 1,5M.
A célula foi colocada dentro do vaso, o agitador magnético e o cronometro foram acionados no mesmo instante.
A condutividade foi medida a cada 30s até o tempo final de 5 min.
O mesmo procedimento foi repetido para as soluções de 1M e 2M.
2.1.2 Resultados
Os dados de condutividade para cada concentração estão especificados nas tabelas abaixo:
	1M
	Tempo (s)
	Condutividade (μS)
	0
	0
	30
	56,8
	60
	74,4
	90
	82,9
	120
	90,3
	150
	94,1
	180
	97,2
	210
	99,8
	240
	100,9
	270
	102,9
	300
	103,8
	330
	106
	360
	107,2
Tabela 1 – Dados para 1M.
	1,5M
	Tempo (s)
	Condutividade (μS)
	0
	19,6
	30
	31,3
	60
	47,8
	90
	56
	120
	70,1
	150
	69
	180
	79
	210
	84,6
	240
	87,9
	270
	91,8
	300
	93,2
Tabela 2 – Dados para 1,5M
	2M
	Tempo (s)
	Condutividade (μS)
	0
	36,9
	30
	162,3
	60
	162,1
	90
	183,6
	120
	187,4
	150
	192,2
	180
	193,5
	210
	196,7
	240
	197,8
	270
	199,3
	300
	206
	330
	210
Tabela 3 – Dados para 2M.
A partir de tais dados, foi plotado o gráfico para cada concentração de solução salina.
Gráfico 1 – Condutividade x Tempo.
Para calcularmos o DAB foram descartados os três primeiros valores de condutividade e considerado até o referente ao tempo de 300s, no intuito de diminuir os erros.
O cálculo realizado para obter valor do DAB foi realizado a partir da seguinte equação:
Onde:
dk/dt = Variação da condutividade em função do tempo.
N= Número de capilares (N= 317)
D= Diâmetro do capilar (D= 0,001m)
X= Comprimento do capilar (X= 0,005m)
CM= Variação da condutividade
V= Volume de água destilada 
Cálculo de 1M:
Da equação da reta temos que:
y = 0,0922x + 78,512
K= at+b
Sabemos então que: a=dK/dt=0,0922
CM= Ponto final - Ponto inicial, então:
CM=103,8 - 82,9
CM= 20,9 µS
V= A.h
V= 0,001715m3
Portanto, DAB= 1,52.10-4 m2/s
Cálculo de 1,5M:
Da equação da reta temos que:
y = 0,1711x + 45,583
K= at+b
Sabemos então que: a=dK/dt=0,1711
CM= Ponto final - Ponto inicial, então:
CM=93,2 - 56
CM= 37,2µS
V= A.h
V= 0,001625m3
Portanto, DAB= 1,501.10-4 m2/s
Cálculo de 2M:
Da equação da reta temos que:
y = 0,0938x + 176,28
K= at+b
Sabemos então que: a=dK/dt=0,0938
CM= Ponto final - Ponto inicial, então:
CM= 206 - 183,6
CM= 22,4 µS
V= A.h
V= 0,001770m3
Portanto, DAB= 1,488.10-4 m2/s
2.1.3 Discussão
Com os resultados dessa prática, foi possível observar que existe uma relação entre a concentração e a condutividade. Conforme a concentração foi aumentando, ocorre também um aumento na condutividade, o que é esperado de acordo com a literatura, uma vez que mais íons estão presentes na solução, facilitando a condução de energia elétrica pela solução. 
Era esperado que quanto maior a concentração da solução, maior seria o fluxo difusivo, verificado com o aumento da condutividade da solução. Porém, nota-se pelo gráfico 1 (condutividade x tempo) que a solução de 1,5 molar apresentou fluxo difusivo menor que a de 1 molar. O correto seria que o maior fluxo difusivo ocorresse no experimento com a solução 2 molar, o menor com a solução 1 molar e 1,5 molar deveria apresentar resultados intermediários. Esse resultado mostra que existem diversas fontes de erro associadas a essa prática, por exemplo:
A temperatura não podia ser controlada, sendo que a mesma e influencia na difusão;
Contaminação da solução do vaso de água com solução antes do início do experimento;
Não calibração do condutivímetro;
Presença de bolhas nos capilares do vaso, que impedem a ocorrência da difusividade;
Lavagem da cuba entre os experimentos;
Presença de interferentes na água e na solução.
De acordo com a literatura, os valores de DAB devem ser iguais para os três experimentos. A difusividade depende do tamanho e forma do soluto, da viscosidade do solvente e da temperatura e não da diferença de concentração, uma vez que esta é a força motriz para da difusão, como mostra a Lei de Fick:
Sendo:
 Densidade de corrente, ou fluxo
 Coeficiente de difusão
 Gradiente de concentração por unidade de comprimento
Onde é a resistência à difusão, ou seja, a mesma é inversamente proporcional à distância dos pontos avaliados.
	Os valores de DAB foram próximos, com desvio padrão de 0,000122, mostrando que o valor do coeficiente de difusão independe da concentração da solução.
CONCLUSÃO
Por meio do experimento realizado foi analisado a relação entre as concentração de soluções salinas e suas respectivas condutividades. Foi utilizado o equipamento de difusividade para sistemas líquidos em conjunto com o condutivímetro. 
De acordo a relação entre a concentração e a condutividade foi possível observar que conforme a concentração foi aumentando a condutividade também aumenta, o que está de acordo com o esperado. 
Foram realizados cálculos dos coeficientes de difusão para diferentes concentrações e foram analisados parâmetros que possuem influencia no coeficiente de difusividade. 
Concluiu-se com a prática que a concentração da solução salina não é um fator que deveria alterar o coeficiente de difusividade de massa e apesar dos resultados não terem sido exatamente conforme o esperado foram o suficiente para observarmos o comportamento da difusão com relação a concentração e a relação com a difusividade.
REFERÊNCIAS
INCROPERA, FRANK P.; et al.: Fundamentos da Transferência de Calor e Massa, 6° Edição. 2008, LTC Editora.
Portal da Engenharia Química: Transferência de Massa. Disponível em: <http://labvirtual.eq.uc.pt/siteJoomla/index.php?option=com_content&task=view&id=249&Itemid=423> Acesso em 22/11/2018.
TANNOUS, Katia. Fundamentos de Transferência de Massa. Disponível em: <http://www.ggte.unicamp.br/ocw/sites/ocw/files/cursos/CienciasExatas/EQ741/apostilas/cap1_parteI.pdf>. Acessos em 22/11/2018.