D5 Análisis Térmico (DSC / Dilatometría)

Tópico

La calorimetría diferencial de barrido, DSC, el primero de los dos métodos experimentales que describe este modelo, calienta o enfría una muestra de este metal a una velocidad controlada mientras mide, en todo momento, el flujo de calor que esa muestra intercambia respecto de una referencia inerte: cuando este metal atraviesa una transformación de fase, esa transformación absorbe o libera calor adicional, y ese calor adicional aparece, en el registro de este ensayo, como un pico de flujo de calor. Que este metal atraviese una transformación de fase durante el ensayo hace que el flujo de calor registrado se aparte, en ese instante, de la línea base que sigue el resto del registro, formando ese mismo pico.

Es la integral de ese mismo pico de flujo de calor, a lo largo de todo el tiempo o de todo el rango de temperatura en que se extiende, la que da la entalpía de esa transformación de fase: la cantidad total de calor que esta transformación absorbió o liberó, más allá de cuánto calor haya intercambiado, en ese mismo intervalo, la muestra que no está transformándose. Que esta transformación de fase involucre más átomos de este metal, para una misma muestra, hace que esta integral del pico de flujo de calor, y la entalpía de transformación que de ella resulta, también sean mayores.

La dilatometría, el segundo método experimental que describe este modelo, registra en cambio cómo cambian las dimensiones de una muestra de este metal a medida que su temperatura cambia, y a partir de esa misma curva de expansión o contracción calcula el coeficiente de expansión térmica instantáneo de este metal en cada temperatura: la pendiente local de esa curva, en lugar de un único coeficiente promediado sobre todo un rango de temperatura. Que esta muestra se expanda más, para un mismo incremento de temperatura, hace que el coeficiente de expansión térmica instantáneo calculado en ese punto sea mayor.

Por eso este modelo, con la calorimetría diferencial de barrido y la dilatometría con las que se abrió, reutiliza el mismo par de técnicas que ya emplea, con propósitos análogos, otro modelo de un conjunto de materiales distinto, el que caracteriza térmicamente a un cerámico; y reutiliza también, en particular, la misma dilatometría que ya emplea otro modelo de un conjunto de materiales todavía distinto, el que determina, por intersección de pendientes sobre esa misma curva de expansión, la temperatura de transición vítrea de un vidrio. Que tanto la entalpía de transformación que mide esta calorimetría diferencial de barrido como el coeficiente de expansión térmica instantáneo que mide esta dilatometría dependan, en ambos casos, de una curva medida en función de la temperatura hace que ambas técnicas compartan, más allá del material al que se apliquen, la misma lógica experimental de fondo.

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