‫جـــــــامعــة الزاويـــــــــة‬
‫كلية هندسة النفط والغاز‬
‫قسم الهندسة الكيميائية‬
‫معمل العمليات الموحدة ‪2‬‬
‫تجربة بعنوان ‪ :‬االنتشارية في الغازات‬
‫التاريخ ‪1.4.2019 :‬‬
‫إعداد ‪:‬‬
‫التوقيع‬
‫علي جمعة يحيى‬
‫‪.............‬‬
‫حيدر ميالد الجغمني‬
‫‪.............‬‬
‫عطاء يحيى بن كورة‬
‫‪.............‬‬
‫مشرف المادة‪ :‬أ‪ .‬نادر كمال‬
‫مشرف المعمل‪ :‬أ‪.‬‬
‫تاريخ التسليم ‪29.4.2019 :‬‬
‫‪ ‬المحتويات‬
‫رقم الصفحة‬
‫‪ .1‬المقدمة ‪:‬‬
‫‪3‬‬
‫‪ .2‬الهدف من التجربة ‪:‬‬
‫‪3‬‬
‫‪ .3‬األدوات المستخدمة في التجربة ‪:‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ .4‬خطوات التجربة ‪:‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ .5‬النتائج والحسابات ‪:‬‬
‫‪5‬‬
‫‪ .6‬مناقشة النتائج ‪:‬‬
‫‪6‬‬
‫‪ .7‬الصعوبات والمشاكل‪:‬‬
‫‪7‬‬
‫‪ .8‬االستنتاج ‪:‬‬
‫‪7‬‬
‫‪ .9‬المراجع ‪:‬‬
‫‪7‬‬
‫‪ ‬األشكال والجداول‬
‫رقم الصفحة‬
‫الشكل (‪ )1‬جهاز انتشار الغازات‬
‫‪4‬‬
‫الشكل (‪ )2‬يوضح طريقة اخذ القراءة‬
‫‪5‬‬
‫جدول (‪ )1‬القيم المتحصل عليها ‪cm5 = Lo ..‬‬
‫‪5‬‬
‫الشكل (‪)3‬يوضح الرسم (‬
‫𝒕‬
‫𝐋‪𝐋𝟎 −‬‬
‫) و )‪)L0 − L‬‬
‫‪6‬‬
‫‪ .1‬المقدمة ‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫االنتشار هو عملية توزيع جزيئات أو ذرات أو حبيبات بشكل متسا ٍو في فراغ أو في حيّز‬
‫متاح أو تخللها خالل حاجز غشائي ‪.‬ويتم االنتشار بانتقال الجزيئات أو الذرات من منطقة‬
‫ذات تركيز عالي إلى منطقة ذات تركيز أقل حتى يتساوى تركيز الجزيئات في‬
‫المنطقتين‪.‬‬
‫تنشأ ظاهرة االنتشار بسبب الحركة الحرارية العشوائية لجزيئات المادة التي تصطدم مع‬
‫بعضها البعض وتتباعد لتشغل جميع الحيز المتاح لها ]‪.[1‬‬
‫‪ 1.1‬الهدف من التجربة ‪:‬‬
‫فهم نظرية االنتشار وإيجاد معامل انتشار االسيتون في الهواء‪.‬‬
‫‪ 2.1‬القوانين المستخدمة ‪:‬‬
‫انطالقا من قانون معدل انتقال الكتلة‬
‫)‬
‫)‪(1‬‬
‫𝐶‬
‫‪CT‬‬
‫‪CBM‬‬
‫()𝐴 (‪N′A =D‬‬
‫‪L‬‬
‫وتبخر السائل‬
‫‪d‬‬
‫‪ρ‬‬
‫‪dt‬‬
‫‪M‬‬
‫)‪N′A =( L)( L‬‬
‫)‪(2‬‬
‫فان معدل انتشار في الهواء يعطى بالعالقة االتية‬
‫)‪(3‬‬
‫𝑚𝐵𝐶∗ 𝐿‪ρ‬‬
‫)‬
‫(=‪D‬‬
‫‪2∗Mw∗𝐶𝐴 ∗𝐶𝑇 ∗Slope‬‬
‫𝑚𝐵𝐶∗ 𝐿‪ρ‬‬
‫)‬
‫‪2∗Mw∗𝐶𝐴 ∗𝐶𝑇 ∗D‬‬
‫‪Tabs‬‬
‫‪Ta‬‬
‫*‬
‫‪1‬‬
‫‪22.414‬‬
‫( =‪Slope‬‬
‫= ‪𝐶𝑇 =CB1‬‬
‫‪Pa−Pv‬‬
‫𝑇𝐶 *)‬
‫‪Pa‬‬
‫(= ‪CB2‬‬
‫) ‪(CB1 −CB2‬‬
‫‪CB‬‬
‫) ‪ln(CB1‬‬
‫= ‪CBm‬‬
‫‪2‬‬
‫‪Pv‬‬
‫𝑇𝐶 *) (= 𝐴𝐶‬
‫‪Pa‬‬
‫حيث ‪:‬‬
‫𝐰𝐌 ‪ :‬الوزن الجزيئي‬
‫‪3‬‬
‫‪ : t‬الزمن (‪)sec‬‬
‫‪ : D‬االنتشارية ( 𝑐𝑒𝑠‪)𝑚2 /‬‬
‫𝑨𝑪 ‪ :‬التركيز عند الواجهة ( ‪)Kmol/𝑚3‬‬
‫‪ : L‬المسافة (‪)m‬‬
‫𝒎𝑩𝑪 ‪ :‬التركيز الجزيئي للبخار ( ‪)Kmol/𝑚3‬‬
‫𝑻𝑪 ‪ :‬التركيز الموالري الكلي ( ‪)Kmol/𝑚3‬‬
‫𝑳𝛒 ‪ :‬كثافة السائل ( ‪)Kg/𝑚3‬‬
‫‪ .2‬االدوات المستخدمة في التجربة ‪:‬‬
‫‪ ‬جهاز انتشار الغازات (‪ )gasous diffusion apparatus‬و الذي يحتوي‬
‫على‪-:‬‬
‫‪ .1‬متحكم في درجة الحرارة‪.‬‬
‫‪ .2‬ترمومتر‪.‬‬
‫‪ .3‬أنبوبة شعرية على شكل حرف ‪.T‬‬
‫‪ .4‬مكبر مزود بتدريج لقياس ارتفاع السائل (شكل ‪.)1‬‬
‫‪ ‬جهاز يقوم بدفع الهواء خالل األنبوبة الشعرية للمساعدة على االنتشار‪.‬‬
‫الشكل (‪ )1‬جهاز انتشار الغازات‬
‫‪ .3‬خطوات التجربة ‪:‬‬
‫‪ .1‬نقوم بملء األنبوبة الشعرية بالسائل المراد دراسة االنتشارية عليه (األسيتون)‪.‬‬
‫‪ .2‬نقوم بتثبيت درجة الحرارة على جهاز االنتشار و قد كانت أثناء التجربة ‪.50‬‬
‫‪ .3‬نقوم بوضع األنبوبة الشعرية داخل جهاز االنتشار و توصيلها بجهاز دفع الهواء‪.‬‬
‫‪ .4‬نقوم بتسجيل ارتفاع األسيتون عند زمن ‪ 0‬دقيقة ولتكن ‪.Lo‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ .5‬نقوم بتسجيل ارتفاع األسيتون كل ‪ 5‬دقائق حتى نتحصل على مجموعة من‬
‫القراءات انظر الشكل (‪.)2‬‬
‫الشكل (‪ )2‬يوضح طريقة اخذ القراءة‬
‫‪ .4‬النتائج والحسابات ‪:‬‬
‫إليجاد معامل االنتشارية لالسيتون نقوم اوال برسم عالقة بيانية بين (‬
‫𝑡‬
‫‪L0 −L‬‬
‫) و ‪L0 −‬‬
‫)‪ )L‬انظر الشكل (‪ )3‬و ذلك إليجاد ميل المنحنى (‪ )Slope‬ثم نقوم بالتعويض به في‬
‫المعادلة رقم (‪ )3‬والجدول (‪ )1‬يوضح القيم المتحصل عليها أثناء التجربة‪.‬‬
‫جدول (‪ )1‬القيم المتحصل عليها ‪cm5 = Lo ..‬‬
‫𝒕‬
‫)‪Lo-L (cm‬‬
‫)‪(s/cm‬‬
‫𝐋‪𝐋𝟎 −‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪857.14‬‬
‫‪900‬‬
‫‪923.07‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪1000‬‬
‫‪1050‬‬
‫‪0‬‬
‫‪0.3‬‬
‫‪0.7‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1.3‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪1.8‬‬
‫‪2‬‬
‫)‪L (cm‬‬
‫)‪Time (Sec‬‬
‫‪5‬‬
‫‪4.7‬‬
‫‪4.3‬‬
‫‪4‬‬
‫‪3.7‬‬
‫‪3.5‬‬
‫‪3.2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪0‬‬
‫‪300‬‬
‫‪600‬‬
‫‪900‬‬
‫‪1200‬‬
‫‪1500‬‬
‫‪1800‬‬
‫‪2100‬‬
‫‪5‬‬
‫‪1200‬‬
‫‪Н1000‬‬
‫‪а‬‬
‫‪з 800‬‬
‫‪о‬‬
‫‪в‬‬
‫‪600‬‬
‫‪с‬‬
‫‪а‬‬
‫‪и‬‬
‫‪н 400‬‬
‫‪и‬‬
‫‪е 200‬‬
‫)‪t/(L_0-L‬‬
‫‪0‬‬
‫‪2,5‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1,5‬‬
‫‪Название оси‬‬
‫‪2‬‬
‫الشكل (‪)3‬يوضح الرسم (‬
‫𝒕‬
‫‪0,5‬‬
‫‪0‬‬
‫𝐋) و )‪)L0 − L‬‬
‫𝐋‪𝟎 −‬‬
‫من الرسم البياني كان (‪)Slope=4615747‬‬
‫)‪D=(ρ𝐿 *𝐶𝐵𝑚 )/(2*Mw*𝐶𝐴 ∗ 𝐶𝑇 *Slope‬‬
‫‪ρ𝐿 =791 Kg/𝑚3‬‬
‫‪Mw=58.08 Kg/Kmol‬‬
‫‪𝐶𝑇 =1/22.414*273/323=0.0377 Kmol/𝑚3‬‬
‫‪𝐶𝑇 =𝐶𝐵1=0.0377 Kmol/𝑚3‬‬
‫‪𝐶𝐵2=(101.3-56)/101.3 * 0.0377=0.0169 Kmol/𝑚3‬‬
‫‪𝐶𝐵𝑚 =(0.0377-0.0169)/ln(0.0377/0.0169)=0.0259 Kmol/𝑚3‬‬
‫‪𝐶𝐴 =(56/101.3)*0.0377=0.0208 Kmol/𝑚3‬‬
‫)‪D=(791*0.0259)/(2*58.08*0.0208*0.0377*4615747‬‬
‫𝑐𝑒𝑠‪=5.6*10−5 𝑚2 /‬‬
‫‪ .5‬مناقشة النتائج ‪:‬‬
‫ان معدل انتشار االسيتون في الهواء هو ‪(1.22± 0.11) × 10−5 m²/s‬‬
‫نسبة الخطأ = |‬
‫‪5.6×10−5 −1.22×10−5‬‬
‫‪1.22×10−5‬‬
‫| * ‪%359 =100‬‬
‫نسبة الخطأ مقارنة بالمراجع تعتبر عالية ‪.‬قد يكون االنحراف بسبب بعض األخطاء‬
‫التي ارتكبت أثناء إجراء التجربة ‪.‬قد يحدث خطأ المجهر أثناء قراءة مستوى‬
‫األسيتون السائل‪ .‬وهذا بسبب أن مستوى لألسيتون السائل في األنبوب الشعري ليس‬
‫موازيا ً للخط المرجعي‪ .‬تعد درجة حرارة المياه المتقلبة أحد األسباب التي تؤدي إلى‬
‫عدم دقة النتائج‪.‬‬
‫‪6‬‬
‫‪ .6‬الصعوبات والمشاكل‪:‬‬
‫‪ ‬صعوبة قراءة مستوى األسيتون باستخدام المجهر‪.‬‬
‫‪ ‬صعوبة ملئ األنبوبة الشعرية باألسيتون ألنها رفيعة جدا‪.‬‬
‫‪ .7‬االستنتاج ‪:‬‬
‫إن الدليل على انتقال المادة جاء في هذه التجربة كتبخر لألسيتون في الهواء خالل األنبوب ‪,‬‬
‫كما تم إيجاد معامل االنتشار لألسيتون‪.‬‬
‫‪ .8‬المراجع ‪:‬‬
‫‪1) https://ar.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%86‬‬
‫‪%D8%AA%D8%B4%D8%A7%D8%B1‬‬
‫‪2) Perry,R.H.,&Green,D.W.(2008).Perry’s‬‬
‫‪chemical engineers’ handbook(8th ed.).New‬‬
‫‪York: McGraw-Hill.‬‬
‫‪7‬‬