Vista previa parcial del texto
¡Descarga difusion de masa en ejercicios y más Apuntes en PDF de Física solo en Docsity!
Difusión de masa 14-6C Tanto la ley de Fourier de la conducción del calor como la de Fick de la difusión de masa pueden expresarse como Ó = —kA(dTldx). ¿Qué representan las cantidades O, k, A y T en a) la conducción del calor y b) la difusión de masa? 14-7C Marque cada una de estas afirmaciones como Ver- dadera o Falsa para una mezcla binaria de sustancias A y B. ———a) La densidad de una mezcla siempre es igual a la suma de las densidades de sus constituyentes. ——— b) La razón de la densidad del componente A a la densi- dad del componente B es igual a la fracción de masa del componente A. Si la fracción de masa del componente A es mayor que 0.5, entonces por lo menos la mitad de los moles de la mezcla son de ese componente. Si las masas molares de A y B son iguales entre sí, en- tonces la fracción de masa de A será igual a la fracción molar de A. Si tanto la fracción de masa de A como la de B son 0.5, entonces la masa molar de la mezcla es sencilla- mente el promedio aritmético de las masas molares de AyB. C e) 14-8C La ley de Fick de la difusión se expresa en los térmi- nos de masa y en los términos de moles como Mi, = —pADanídwaldx) y Nas, a = —CADan(dya(dx), respectivamente. ¿Los coeficientes de difusión Dy de las dos relaciones son los mismos o diferentes? 14-9C ¿Cómo cambia la difusividad de masa de una mezcla gaseosa con a) la temperatura y b) la presión? 14-100 Auna temperatura y presión dadas, ¿piensa usted que la difusividad de masa del aire en el vapor de agua será igual a la difusividad de masa del vapor de agua en el aire? Explique. 14-110 Auna temperatura y presión dadas, ¿piensa usted que la difusividad de masa del cobre en el aluminio será igual a la difusividad de masa del aluminio en el cobre? Explique. 14-120 En una instalación de producción, tienen que endure- cerse componentes de acero por difusión de carbono. ¿Llevaría usted a cabo el proceso de endurecimiento a la temperatura am- biente o en un horno a una temperatura elevada, digamos 900*C? ¿Por qué? 14-13C Alguien afirma que las fracciones de masa y molares para una mezcla gaseosa de CO, y NO son idénticas. ¿Está usted de acuerdo con ello? Explique. 14-14 Determine la fracción máxima de masa de bicarbonato de calcio [Ca(HCO;),] en agua a 300 K. Respuesta: 0.143 14-15 Con base en análisis molar, la composición de aire húmedo se da como 78% N,, 20% O, y 2% vapor de agua. De- termine las fracciones de masa de los constituyentes del aire. Respuestas: 76.4% Nz, 22.4% Oz, 1.2% H20 14-161 La humedad relativa de aire a 80%F y 14.7 psia se au- menta de 45% hasta 90% en el transcurso de un proceso de hu- midificación a temperatura y presión constantes. Determine el Eno) CAPÍTULO 14 porcentaje de error que se comete al suponer que la densidad del aire ha permanecido constante. — Respuesta: 1.6% >>>] FIGURA P14-161 14-17 Una mezcla gaseosa consta de 10 kmol de H, y 2 kmol de N,. Determine la masa de cada gas y la constante aparente de los gases de la mezcla. 14-18 El análisis molar de una mezcla gaseosa a 290 K y 250 KPa es 65% N,, 20% O, y 15% CO,. Determine la fracción de masa y la presión parcial de cada gas. 14-19 Determine el coeficiente de difusión binaria del CO, en aire a a) 200 K y 1 atm, b) 400 K y 0.5 atm y c) 600 K y 5 atm. 14-20 Repita el problema 14-19 para el O, en Ny. 14-211 Una mezcla gaseosa consta de 7 lbm de O,, 8 Ibm de N, y 10 Ibm de CO). Determine a) la fracción de masa de cada uno de los componentes, b) la fracción molar de cada uno de los componentes y c) la masa molar promedio de la mezcla. 14-22 El coeficiente de difusión del hidrógeno en el acero se expresa como función de la temperatura como Dag = 1.65 X 1075 exp(4630/T) (m/s) donde 7 está en K. Determine el coeficiente de difusión a 300 K, 500 K, 1000 K y 1500 K. 14-23 Vuelva a considerar el problema 14-22. Usando el software EES (u otro), trace la gráfica del coe- ficiente de difusión como función de la temperatura en el rango de 200K a 1200K., 14-24 Determine el coeficiente de difusión binaria para a) el dióxido de carbono en nitrógeno, b) el dióxido de carbono en oxígeno y c) el dióxido de carbono en hidrógeno a 320 K y 2 atm. Respuestas: a) 0.913 x 1075 m?/s, b) 0.888 x 1075 m?/s, C) 3.49 x 10 m?/s Cond 14-250 Escriba tres condiciones de frontera para la transfe- rencia de masa (con base en análisis de masa) para la especie A, en x = 0, que correspondan en la transferencia de calor a temperatura especificada, flujo especificado de calor y condi- ción de convección en la frontera. iones de la frontera 
