¿Problemas con un problema de difusión?
Estoy intentando hacer un problema de difusión, pero no me sale la solución que salia cuando la profesora lo hizo, si alguien pudiera ayudarme se lo agradecería muchísimo, es un problema de ingeniería de los materiales, en concreto el tema difusión, os dejo el enunciado.
Una lámina de acero de 2.5mm de espesor está dentro de una atmósfera de nitrógeno a 900ºC y se ha alcanzado condiciones de difusión en estado estacionario. El coeficiente de difusión del nitrógeno en acero a esta temperatura es de 1.2·10^-10 m^2/s y el flujo de difusión es de 1.0·10^-7 kg/m^2s. También se sabe que la concentración de nitrógeno en la cara del acero de mayor presión es de 2 kg/m^3. ¿A qué distancia de la superficie que está a elevada presión la concentración e de 0.5 kg/m^2? Suponer un perfil de concentración lineal.
Me confunde un poco el que las concentraciones una se mida en kg/m^2 y otra en kg/m^3 quizás es un error del problema lo escribo asi porque no se si quizás esta bien, no lo tengo claro. La solución que tengo apuntada es 1.8m por favor si me podéis ayudar os lo agradecería muchísimo, necesito saber como se hace.
El coeficiente de difusión es un valor que dicta la facilidad con que un soluto se mueve en un disolvente ... y viene a decir algo así a cuanta superficie interactúa entre ambos (por unidad de tiempo)
Las unidades en el SI, son del orden m^2/s
El flujo de difusión es el proceso por el cual se produce un flujo neto de moléculas a través de una "membrana permeable" ... y viene a decir algo parecido a cuanta materia reacciona de soluto en el disolvente (por unidad de superficie interactuante y por unidad de tiempo)
- http://es.wikipedia.org/wiki/Difusi%C3%B3n_simple#Segunda_ley_de_Fick_.28ecuaci.C3.B3n_de_difusi.C3.B3n.29
- Las unidades en el SI, son del orden Kg/m^2.s
Este tema es aplicable para los tratamientos térmico-químicos superficiales de los materiales (en especial, para nitruración y cementación de aceros)
Pero, ¿el problema sabría como se resuelve para que de esa solución? Yo lo he hecho usando la fórmula de
Flujo de dif= -D (Co - Cx)/ (Xo - Xx)
Pero no me sale la solución que debe salir, por favor si podría ayudarme.
Yo para esto (para casos prácticos), suelo utilizar tablas gráficas que dan la concentración (o la penetración al interior del cuerpo a tratar) en función de la temp, y tiempo... (entre otras)
Visto el enunciado hay varias cosas que no me "cuadran":
- concentración e de 0.5 kg/m^2 ?
- distancia 1'8 METROS ?
... Para seguridad... deme el significado de cada uno de los términos de:... Flujo de dif= -D (Co - Cx)/ (Xo - Xx)
En cuanto al 0.5 kg/m^2 así es como viene en el enunciado, el 1.8m también lo dio así como resultado.
Flujo de dif= flujo de difusion
D= coeficiente de difusion
Co= Concentracion final
Cx= Concentracion inicial
Xo= distancia final a la superficie
Xx= distancia inicial a la superficie
Estoy de viaje y no puedo mirar más detalles... mientras tanto revise el problema... porque... no puede ser viable 1'8 metros de tratamiento... ¿qué clase de pieza tiene ese grosor -como mínimo-?
Visto el enunciado, me parece más coherente que
- Concentración e de 0.5 kg/m^3
- distancia 1'8 milímetros
pruebe con eso..
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