La unidad trata sobre la transferencia de masa a través de la difusión. Explica la ley de Fick que describe matemáticamente la difusión mediante un gradiente de concentración. Describe los diferentes tipos de difusión que ocurren en gases, líquidos y sólidos, señalando que la difusión es más lenta en líquidos y sólidos debido a la mayor proximidad de las moléculas.

1. Resumen
Unidad V
“Transferencia de masa”
José Luis Rubio Martínez
Definición:
El transporte de masa es un proceso
espontáneo en la naturaleza que resulta,
principalmente, de un gradiente de
concentración de una determinada especie
química en un medio dato.
Ley de difusión de Fick
La ley de Fick es una ley cuantitativa en forma
de ecuación diferencial que describe diversos casos
de difusión de materia o energía en un medio en el
que inicialmente no existe equilibrio químico o
térmico.
𝑱 = −𝑫 𝑨𝑩
𝒅𝑫 𝒂
𝒅𝒙
Donde:
𝑗 = razón de difusión de masa de una especie A en un medio en reposo en la dirección x.
𝐷= coeficiente de difusión
𝑑𝐷
𝑑𝑥
= Gradiente de concentración
Otra forma de expresar esta fórmula y es usual utilizar para la realización de cálculos es la
siguiente:
𝒎
𝑨𝒕
= −𝑫 𝑨𝑩
𝒅𝑫 𝒂
𝒅𝒙
¿Qué es la difusión?
Es un proceso físico irreversible, en el que partículas materiales se introducen en un
medio que inicialmente estaba ausente, aumentando la entropía (Desorden molecular)
del sistema conjunto formado por las partículas difundidas o soluto y el medio donde se
difunden o disuelven.

2. Resumen
Unidad V
“Transferencia de masa”
José Luis Rubio Martínez
Existen una serie de conceptos básicos que se debe analizar para la compresión de esta
unidad:
Densidad: se define como la concentración de masa.
Fracción molar: Se define como la concentración de la especie que se esta difundiendo
entre la concentración total.
𝒙𝒊 =
𝒄𝒊
𝒄𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍
Concentración molar: Se define como la densidad de la especie que se esta difundiendo
entre su peso molecular.
𝒄𝒊 =
𝝆𝒊
𝑷𝑴𝒊
Fracción de masa: Se define como la densidad de la especie que se está difundiendo entre
la densidad total.
𝒘𝒊 =
𝝆𝒊
𝝆𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍
Otros formulas de vital importancia para esta unidad son:
Velocidad media: 𝑣 =
𝑣 𝑖 𝜌 𝑖
𝜌 𝑖
𝑛
𝑖=1
Densidad de flujo de masa: Ji = 𝜌𝑖(𝑣𝑖 − 𝑣)
Densidad de flujo molar: Ji = 𝑐𝑖(𝑣𝑖 − 𝑣)
Unidades de la razón de difusión (j):
cm2
s
o
m2
hr

3. Resumen
Unidad V
“Transferencia de masa”
José Luis Rubio Martínez
Dependencia de la presión y la temperatura en el coeficiente de difusión
- Difusión molecular en gases, líquidos y sólidos
Difusión molecular en gases
Para mezclas gaseosas binarias a baja presión DAB es inversame
nte proporcional a la presión, aumenta con la temperatura y
es casi independiente con la composición, para una mezcla
de dos gases determinados.
Combinando los principios de la teoría cinética y de los estados
correspondientes se ha obtenido la siguiente ecuación, para esti
mar DAB a bajas presiones:
Donde:
DAB: Difusividad [cm2/s]
T: Temperatura absoluta [K]
P: Presión total [atm]
Para agua con gas polar
a= 2,745 x10‐4 y b= 1,823.
Para agua con un gas no polar
a= 3,640x10‐4 y b= 2,334
A presiones elevadas DAB, ya no disminuye linealmente con la presión. En realidad, se
sabe muy poco acerca de la variación de la difusividad por efecto de la presión.

4. Resumen
Unidad V
“Transferencia de masa”
José Luis Rubio Martínez
Difusión molecular en líquidos
La difusión de solutos en líquidos es muy importante en muchos
procesos industriales, en especial en las operaciones de
separación, como extracción liquido-liquido o extracción de
disolventes, en absorción de gases y en la destilación. La difusión
en líquidos también es frecuente en la naturaleza como en
los casos de oxigenación de ríos y lagos y la difusión de sales en la sa
ngre. Resulta evidente que la velocidad de
difusión molecular en los líquidos es mucho menor que en los gases.
Las moléculas de un líquido están muy cercanas entre sí en comparación con las de un
gas, por lo tanto, las moléculas del soluto A que se
difunden chocaran contra las moléculas del líquido B con más frecuencia y se difundirán
con mayor lentitud que en los gases.
En general, el coeficiente de difusión es de un orden de magnitud 105 veces mayor
que en un líquido. No obstante, el flujo específico en un gas no obedece la misma regla, p
ues es sólo unas 100 veces más rápido, ya que las concentraciones en los líquidos suelen
ser considerablemente más elevadas que en los gases.
Las moléculas de un líquido están más próximas unas de otras que en los gases, la densid
ad y la resistencia a la difusividad en aquél son mucho mayores. Además, y debido a esta p
roximidad de las moléculas, las fuerzas de atracción entre ellas tienen un efecto
importante sobre la difusión. Una diferencia notoria de la difusión de los líquidos
con respecto a los gases es que las difusividad suelen ser bastante dependientes de
la concentración de los componentes que se difunden.

5. Resumen
Unidad V
“Transferencia de masa”
José Luis Rubio Martínez
Difusión molecular en sólidos
Ahora se estudiarán los sólidos porosos que tienen canales o espacios
vacíos interconectados que afectan a la difusión. En la figura 2.3 a se muestra el
corte transversal de un sólido poroso típico.
En caso de que los espacios vacíos estén totalmente llenos de
agua, la concentración de sal en agua en el punto 1 es
CA1 y en el punto 2 es CA2. Al
difundirse en el agua por los conductos vacíos, la sal sigue
una trayectoria sinuosa desconocida que
es mayor que (z2-z1) por un factor z, llamado sinuosidad. En
el sólido inerte no hay difusión.
Fuentes de información
http://materias.fi.uba.ar/6731/transferenciamasa.pdf
http://educaciones.cubaeduca.cu/medias/pdf/2697.pdf