1. Estimate the diffusivities of the following gas mixtures:

a. Toluene-air at 1 atm. And 30oC

Si Tolueno (C6H5CH3): AAire: B

;

De la ecuacin de Chapman-Enskong:

Tenemos para el tolueno:

Volumen molar:

Con:

Para el are:

Entonces

Tomando un valor estimado de la integral de colisin de la grfica 2.5 (Treybal R., 1988).

Remplazando en la ecuacin de Chapman-Enskong:

b. A dilute solution of HCL in water at 65 oC

Datos:

A: HCl ; B: Agua

Dado que el HCl se disocia en electrolitos se hace necesario aplicar la ecuacin de Nernst.

Para el HCl ; ;

Remplazando:

Encontrando la difusividad a 65C (338K) tenemos que:

c. Benzene in toluene at 150 oC

Datos:

A: BencenoB: Tolueno Calculamos el volumen molar del benceno y tolueno:

Con

Calculamos

Tomando un valor estimado de la integral de colisin de la grfica 2.5 (Treybal R., 1988).

Remplazando en la ecuacin de Chapman- Enskog:

2. Calculate the rate of diffusion (Kmol/m2s) of NaCl at 18 oC through a stagnant film of water of 1mm thick when the concentrations are 20 and 10% respectively, on either side of the film.Datos:

Asumiendo una base de clculo de 100Kg tenemos:

Para la primera concentracin (punto 1 = 20%)

Entonces la fraccion molar de agua viene dada por:

Para la segunda concentracin (Punto 2= 10%)

Entonces la fraccion molar de agua viene dada por:

El coeficiente de difusividad de NaCl viene dado por la ecuacion de Nernst

Ahora a:

3. The production of the refrigerant Chlorodifluromethane (HCDC-22) gives rise to byproduct such as chloroform, which is a dangerous volatile liquid. The FRIGO company is the leader in the production of HCFC-22, but they store the produces Chloroform in an uncover tank, as shown in the figure. You are a Chemical Engineer working in FRIGO and you know about the environmental problems associated with the release of Chloroform, so you decide to calculate the molar flux of Chloroform and then compared with the OSHA permissible levels. The only data that you know is that the system is at 25C and that the pressure of Chloroform in the liquid surface is 220mmHg. If the tank has cylindrical form with a diameter of 2m, how much Chloroform is released to the environment after 6h of stored? Datos:P=1 atm P1=220 mmHg T=25C=298 K D=2m Z=0,7 m MA(chloroform) =119, 38 Kg/Kmol; MB(air)=28,9 Kg/KmolPara determinar el Flux que es generado en el sistema, usamos la ecuacin de transporte en una va porque el aire est estancado y no es transferido al cloroformo:

Primero calculamos el del sistema usando la ecuacin de Fuller-Scheltjes-Giddings:

Usando la Tabla 6.2-2 del Geankoplis podemos obtener los volmenes molares del soluto A (cloroformo) y el solvente B (Aire)76,98

La presin ser la atmosfrica ya que el contenedor se encuentra abierto, reemplazando los datos en la ecuacin tenemos:

Para el punto 2 debido a la gran cantidad de aire en relacin con el Cloroformo la presin en este punto es igual a cero:

Para el punto (1) la presin parcial del Cloroformo es :

Reemplazando los valores obtenidos en la ecuacin de Flux, tenemos:

Calculando el rea de la seccin transversal, se puede determinar la cantidad de cloroformo que se transfiere a la atmsfera despus de 6 horas de almacenamiento:

4. In the industrial production of sulfuric acid, an absorption column is used to partially separate the byproduct SO2, which it is content in a mixture of SO2 air. The absorption column uses a countercurrent flow of water at 20 C as the absorbent liquid. If the partial pressure of SO2 at one end the column is 0.1 atm and the other side if the column is 0.4421 atm, calculate:

a) The diffusivity coefficient of the mixture SO2 air at 20 C and 1 atm.MA(Dioxido de Azufre)=64,066 Kg/Kmol, MB(aire)= 28,9 Kg/KmolPara el clculo de la difusividad de la mezcla SO2 - aire a 20 C y 1 atm usamos la ecuacin Fuller- Scheltjes-Giddings:

Usando la Tabla 6.2-2 del Geankopolis, determinamos los volumenes molares del soluto A (Dioxido de Azufre) y el solvent B (Aire):, Reemplazando los respectivos datos tenemos que:

b) The rate of SO2 absorbed for the water.Teniendo en cuenta la difusividad del dixido de azufre en el aire, lo utilizamos para calcular el flujo de SO2 en el agua, donde las presiones parciales en los puntos 1 y 2 son:

5. Develop the continuity equation for an element of finite volume, and demonstrate that the Ficks is second law is giving by the expression:

Masa de Entrada:

Masa de Salida:

Masa que Reacciona:

Masa Acumulada:

Entonces:

Reemplazando los correspondientes trminos:

Implementando la nocion de derivada:

Modificando la ecuacin a la nocion de derivada:

Dividiendo la ecuacin entre el volumen and y usando la definicin de derivada:

Considerando que:

Entonces:

Dividiendo MA, para una solucin constante, se aplica la ecuacin:

En el caso especial donde la velocidad es cero y no hay reaccin qumica (RA), se reduce en esta la segunda ley de Fick: