Ecuación General Del Transporte Molecular

Ecuación general del transporte molecular

La ecuación general de transporte molecular puede obtenerse a partir de un modelo gaseoso simple (teoría cinética de los gases). La ecuación resultante derivada de este modelo puede ser aplicada para describir los procesos de transporte molecular de cantidad de movimiento, calor y de masa, en gases, líquidos y sólidos1

Y neto = I (1) Ecuación general del transporte molecular

Y = Densidad de flujo (flujo por unidad de área k mol / s m2)

= Velocidad promedio de las moléculas de un gas m/s .

I = Recorrido libre medio de las moléculas en m

dG / dz = incremento de la concentración en la dirección z

Según la ecuación (1), para que la densidad de flujo Y sea positiva, el gradiente dG /dz tiene que ser negativo. Ley de Fick para la difusión molecular

Para el caso de la transferencia de masa, la aplicación de la ecuación general de transporte molecular es la ley de Fick para transporte molecular exclusivamente. Por analogía entre ambas ecuaciones, el gradiente dG /dz es el gradiente de concentraciones, el término I es la difusividad de masa y el término Y neto es el flujo de masa. La rapidez con la cual un componente se transfiere de una fase a otra depende del coeficiente llamado transferencia de masa.. El fenómeno de difusión molecular conduce finalmente a una concentración completamente uniforme de sustancias a través de una solución que inicialmente no era uniforme. La transferencia termina cuando se alcanza el equilibrio1

Los coeficientes de transferencia de masa tienen mucha importancia, porque al regular la rapidez con la cual se alcanza el equilibrio, controlan el tiempo que se necesita para la difusión.

Moléculas en movimiento

Concepto químico involucrado: Energía molecular Toda la materia está constituida por partículas invisibles llamadas moléculas las cuales conservan las características originales de la materia de la cual proceden. Debido a que dichas partículas son muy pequeñas (invisibles), entonces un objeto está compuesto por una gran cantidad de ellas. Además esas partículas están en constante movimiento, si se trata de un sólido como un trozo de hierro, dicho movimiento a temperatura ambiente es muy reducido. Los líquidos como el agua tienen mayor movimiento, pero en los gases como el aire atmosférico, el movimiento es máximo. Cuando inflamos un globo, las paredes se mantienen estiradas por la gran cantidad de moléculas que introducimos en el interior del mismo, debido a que esas moléculas golpean el interior tratando de escapar y generan una presión. La temperatura también tiene un papel importante, debido a que el calor que la produce, modifica la velocidad de la vibración de las moléculas.

Ley de Fick La experiencia nos demuestra que cuando abrimos un frasco de perfume o de cualquier otro líquido volátil, podemos olerlo rápidamente en un recinto cerrado. Decimos que las moléculas del líquido después de evaporarse se difunden por el aire, distribuyéndose en todo el espacio circundante. Lo mismo ocurre si colocamos un terrón de azúcar en un vaso de agua, las moléculas de sacarosa se difunden por todo el agua. Estos y otros ejemplos nos muestran que para que tenga lugar el fenómeno de la difusión, la distribución espacial de moléculas no debe ser homogénea, debe existir una diferencia, o gradiente de concentración entre dos puntos del medio.

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