DETERMINACION DE CAPACIDADES CALORIFICAS POR …

I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A L

Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas

“ DETERMINACION DE CAPACIDADES CALORIFICAS POR CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE

BARRIDO ( D .S .C .) .”

T E S I SQ U E P A R A O B T E N E R EL T I T U L O D E I N G E N I E R O Q U I M I C O I N D U S T R I A L P R E S E N T A

C A L I X T O O R T E G A M O R E N O

M E X I C O , D. F. 1984

I N S T I T U T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A LE S C U L L A S U P E R I O R D E I N G E N I E R I A Q U I M I C A E I N D U S T R I A S E X T R A C T I V A S

D I V I S I O N D E S I S T E M A S D E T I T U L A C I O N

I.-122

México, D. f.¿5 Septiembre de 1984

f- CALIXTO OKITGA MORENO.Pasante d e In g en ie ro Q UIMIG0 INDUSTRIAL. 1978-1982Presente

E l tem a de traba jo y/o tesis p a n su exam en p ro fe s io na l cn la o p c ió n TESIS TRADICIONAL INDIVIDUAL.

es p ropues to po r c l C M C _ £ ^ 0 5 ANCUIS IfíRRáZAS. q u ie n sera e l responsable

de la ca lid ad de traba jo que usted presente , re fer ida a l tem a “ DETERMINACION DE CAPACIDADES CALORIFICAS POR CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE BABRIDQ ( D.S.C. ) . "

e l cua l deberá usted desarro lla r de acuerdo co n e l s ig u ien te ord en

RESLT1EN.I.- INrDODÜCCION.

TI.- GENERALIDAD! S III.- PAK1T EXPERIMEKlAL. IV.- RESULTADOS.V.- DP5ÍBSICN.

BIBLIOGRAFIA APENDICLS.

// «f'-ly 1 -i M V Í V ¿¿J

M L K I I M Í I \

. V>»MS v,

H iO N l'L I LILA

ING. RUBEN LFMJS BARRON.E l Jefe de! D ep a rtam en to de O p c ió n E l P io feso r O r ie n ta d o r

INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

SECRETARIADEeducación PUBLICA MEXICO, D. F., 10 Septiembre de 1984

C- CALIXTO ORUGA MORFNO.Pagante de lngtniero QUIMICO IMBUSTRIU. 1978-1982Presente

Los susciiloa tenemos el agrado de informar a u ted que, habiendo procedido a revisar el borrador de la modalidad de titulu ión correspondiente, denominado ..........................................DFTOMJNACICN W CAPAOTOTS CAWTOFICAS PQR CALORIMETRIA .ÍTOBENCIAL PE . .. . BARRIDQ ( DLS.C. J . " ..........................................

encontrarnos que el citado trabajo y/o projecto de tesj», reúne los requisitos para autorizar el Examen Pro fesional y proceder a su implosión según el caso, debiendo tomar en consideración Ia indicaciones y correcciones que al respecto se le hicieron

AtentamenteJURADC

....C. M.C. CARLOS ANGUIS TFRRAZAS.

C IN(/. ERIC SOSA CHICA'ITI. c M.C. fepUGIO RODRIGUEZ VAZQUF7.

—Expediente.

E s t e t r a b a j o se r e a l i z ó e n el d e p a r t a m e n t o

de Q u í m i c a d e l C e n t r o d e I n v e s t i g a c i ó n y de E s t u d i o s A v a n z a

d o s d e l I n s t i t u t o P o l i t é c n i c o N a c i o n a l , b a j o l a a s e s o r í a d e l

Dr. L u i s A l f o n s o T o r r e s G ó m e z .

A m i s p a d r e s :

G U I L L E R M O O R T E G A y

B E N I T A M O R E N O

C o n i n f i n i t o a g r a d e c i m i e n t o p o r h a b e r g u i a d o

m i s p a s o s p o r el c a m i n o i d e a l .

A m i s h e rm a n o s c o n c a r i ñ o

ER\ESTOI S I D R O

T E R E S A

G A S T O N

I G N A C I O

G E R A R D O

FRANCISCO yE V I T A

A:

E S T H E R

C o n t o d o m i a m o r .

Mi más p rofundo agradecimiento a todas aquellas personas que me brindaron su desinteresada ayuda física y moral para efectuar este trabajo.

Al Dr. Luis Alfonso Torres Gómez, por su excelente asesoría.

A mis compañeros del Departamento de Química del C.I.E.A. - - -del I . P A . (en especial al personal de las Areas de Termoquímica y deElectroquímica) .

A los Ingenieros Roberto López y Federico García por su gran - -ayuda ei la elaboración del programa de computación.

A el Honorable j'urado:M.C. Carlos Anguis Terrazas M.C. Refugio Rodríguez Vázquez Ing. Eric Sosa Chicatti

\ la Sea. Marina del Valle por su excelente trabajo de mecanografía.

r O \ i f \ i> O

II. GE NI RX) ID U jE S

1 . C \P U I D A D C A L O R I F I C A

2. C A U S I S T E R M I C O

T V I W O Y G E O M E T R I A DE L A M U L S I R A

4. BRJ-VF D E S C R I P C I O N D E L O S P R I N C I P I O S DF LO S S I S 1 F M X S T E R M I C O S D I F E R L N C I A L I S F \ G F N E R A L .

3. C XI 0° P Í F T R I X D I F E R E N C I A L DE B A R R I D O

III. P \ R11 M - F RI M F' V IA L

1 . K L X C I I\0-3 U T I L I Z A D O S

2. C A L I B R A C I O N

3. D E T E R M I N A C I O N DE 1 \ C A P A C I D A D C A L O R I F I C A

I \ . R E S U I T A D O S

\. D I S C U S I O N

B J B T I0(. ' J \r I \

A P E N D I C E I. P R O G R A M A Q U E S E U T I I I Z O P A R A E LCAI C U L O D E L A C A P A C I D A D C A L O R I F I C A A P A R T I R DE D A T O S E X P E R I M E N T A L E S .

\PEND IC r II. D E S C R I P C I O N D F L E Q U I P O

1 . D . S . C . 1 B PIRfCJN El Mf R2. L I M P I F Z X D E L P O R T A C A P S U I ASi. E! E C T R O B X L A N Z A CAÍIN

Rí SUMl N

i . I \ I RODu'í CIO' .

1

Fn el p r e s e n t e t r a b a j o se d a la p a u t a p a r a e f e c t u a i

d e t e r m i n a c i o n e s de c a p a c i d a d e s c a l o r í f i c a s (Cp) p a r a

j u b s t ^ n c u s s ó l i d a s y l í q u i d a s , a p l i c a n d o la t é c n i c a de

C a l o i í m o t r í a D i f e r e n c i a l d e B a r r i d o ( D . S . C . ) p o r c o n s i d e -

r a i l a m á s a c c e s i b l e q u e l a C a l o r i m e t r í a A d i a b á t i c a ; c o n

ta l p r o p ó s i t o se u t i l i z ó u n c a l o r í m e t r o D . S . C . - 1 B P e r k i n

E l m e r .

Se c o n s i d e r a n t a n t o el p r i n c i p i o f u n d a m e n t a l e n q u e

se b a s a la t é c n i c a d e C a l o r i m e t r í a D i f e r e n c i a l d e B a r r i d o ,

c o m o l a s m a n i p u l a c i o n e s q u e c o n d u c e n a la d e t e r m i n a c i ó n de

c a p a c i d a d e s c a l o i í f i c a s .

C o m o s u b s t a n c i a s p r o b l e m a se u s a r o n á c i d o b e n z o i c o

( s ó l i d o j y d i f e n i l e t e r ( l í q u i d o ) , e n t o d o s l o s c a s o s se

u s ó z a f i r o s i n t é t i c o c o m o s u b s t a n c i a d e r e f e r e n c i a .

Se p r o b a r o n d o s m é t o d o s de o p e r a c i ó n y d o s d i f e r e n t e s

t i p o s de c á p s u l a s , se a n a l i z a r o n y c o r r i g i e r o n l as c u r v a s

D . S . C . o b t e n i d a s ; s e v e r i f i c ó la p r e c i s i ó n d e l a s d e t e r m i

n a c i o n e s c o m p a r a n d o l o s r e s u l t a d o s c o n a q u e l l o s o b t e n i d o s

p o r c a l o i i m e t r í a a d i a b á t i c a .

T o d o e s t o c o n d u c e a e s t a b l e c e r l a s c o n d i c i o n e s e x p e

r i m e n t a l e s n e c e s a r i a s p a r a o b t e n e r b u e n a e x a c t i t u d y r e p r o -

d u c i b i l i d a d e n la d e t e r m i n a c i ó n d e c a p a c i d a d e s c a l o r í f i c a s

p o r c a l o r i m e t r í a d i f e r e n c i a l de b a r r a d o .

RESUMEN'

3

La d e t e r m i n a c i ó n d e p a r á m e t r o s t e r m o d m á m i c o s r e p r e s e n

ta u n a i m p o r t a n t e t a r e a a r e a l i z a r , d a d a la a p l i c a c i ó n d e

é s t o s t a n t o e n la i n v e s t i g a c i ó n b á s i c a c o m o e n la i n v e s t i g a

c i ó n a p l i c a d a . U n o d e e s t o s p a r á m e t r o s t e r m o d m á m i c o s es la

c a p a c i d a d c a l o r í f i c a .

La m e d i c i ó n " a b s o l u t a " p o r a s í l l a m a r l a , d e c a p a c i d a d e s

c a l o r í f i c a s l e q u i e r e de u n s i s t e m a de c a l o r i m e t r í a a d i a b á t i c a .

El c a l o r í m e t i o a d i a b á t i c o es u n e q u i p o d e a l t o c o s t o p o r lo

q u e Tiuy p o c o s l a b o r a t o r i o s e n el m u n d o c u e n t a n c o n u n o , s i n

e m b a r g o la m e d i c i ó n " r e l a t i v a " d e e s t a p r o p i e d a d p u e d e l l e v a r

se a c a b o e n u n c a l o r í m e t r o d i f e r e n c i a l d e b a r r i d o .

Ln b a s e a lo a n t e r i o r , el o b j e t i v o f u n d a m e n t a l d e l p r e

s e n t e t r a b a j o es el d e m o s t r a r l a s m e j o r e s c o n d i c i o n e s d e

o p e r a c i ó n a s í c o m o el m e j o r a n á l i s i s d e l as m e d i c i o n e s e x p e

r i m e n t a l e s o b t e n i d a s , a p l i c a n d o u n m é t o d o d i f e r e n c i a l p a r a

d e t e r m i n a r c a p a c i d a d e s c a l o r í f i c a s d e s u b s t a n c i a s s ó l i d a s y

l í q u i d a s , u t i l i z a n d o u n c a l o r í m e t r o d i f e r e n c i a l de b a r r i d o

D . S . C . - 1 B P e r k ± n E l m e r .

Se c o m p a r a n e s t o s r e s u l t a d o s c o n l os o b t e n i d o s p o r c a

l o r i m e t r í a a d i a b á t i c a , c o n el f i n d e v e r i f i c a r la c o n f i a b i -

l i d a d d e l o s m i s m o s .

A

II. G E N I R A L I D A D E S

5

La c a p a c i d a d c a l o r í f i c a (C) d e u n s i s t e m a e s t a d e f i n i d a ^

c o m o la r e l a c i ó n d e l c a l o r a b s o r b i d o p o r el s i s t e m a p a r a u n

c a m b i o d e t e m p e r a t u r a , q u e r e s u l t a d e e s t a a b s o r c i ó n d e c a l o r :

1. CAPACIDAD CALORIFICA

c = o;

Y a q u e d q g e n e r a l m e n t e n o es u n a d i f e r e n c i a l e x a c t a , la

m a g n i t u d d e C d e p e n d e d e la s c o n d i c i o n e s b a j o las c u a l e s es

a b s o r b i d o el c a l o r .

Ln b a s e a la p r i m e r a l e y de la t e r m o d i n á m i c a s a b e m o s q u e

el c o n t e n i d o e n e r g é t i c o d e u n s i s t e m a es:

¿ E = Q - V. (2)

P o r lo t a n t o :

Q = ¿ E + W (3)

S u p o n i e n d o q u e e l t r a b a j o W es ú n i c a m e n t e m e c á n i c o .

P a r a un p r o c e s o e n e l q u e n o e x i s t e e x p a n s i ó n ni c o n t r a c c i ó n ,

el v o l u m e n es c o n s t a n t e y p o r lo t a n t o IV e s c e r o ; p o r lo q u e

la e c u a c i ó n (3) q u e d a :

d q = d E (4)

S u b s t i t u y e n d o (4) en (1) t e n e m o s :

cv " I j r L í ; >

6

P a r a u n p r o c e s o q u e se e f e c t ú e a p r e s i ó n c o n s t a n t e p o

d e m o s d e f i n i r s u c a p a c i d a d c a l o r í f i c a (C ), s a b i e n d o q u e

b a j o e s t a s c o n d i c i o n e s :

d q = d H (6)

P o r c o n s i g u i e n t e la e c u a c i ó n ( 1 J , p u e d e t o m a r l a f o r m a :

(7)

La r e l a c i ó n q u e e x i s t e e n t r e y se p u e d e o b t e n e r a

p a r t i r d e l a d e f i n i c i ó n d e e n t a l p i a

II = E + P V (8)

Al d e r i v a r la e c u a c i ó n a n t e r i o r c o n r e s p e c t o a la t e m p e

r a t u r a y s u b s t i t u y e n d o e n (7) se o b t i e n e :

3(E + P V) " 3E + n ' 3V "3T

P_ 3T F

p - 3 T .O)

S a b e m o s q u e :

~3 h 3 E + "3F ~3V "3T P 3T

V_3 V _T _3T _

(10)

A s í :

CP = Cv' 3E " a v '. 3 V . í 3 1 P 3T

ip L -

(11)

7

O b.cn:

Y e ]. 5 V Jt

li5T(12)

1 a e c u a c i ó n a n t e r i o r la p o d e m o s a p l i c a r a l os g a s e s

i d e a l e s , a d e m á s s a b e m o s q u e la e n e r g í a de u n g a s i d e a l es

i n d e p e n d i e n t e d e l v o l u m e n a la t e m p e r a t u r a f i j a p o r lo qu e:

Jr= 0 (15)

P a i a " n " m o l e s d e g a s t e n e m o s :

n R i (14)

As í q u e :

3V3T

n R (15)

Ln c o n s e c u e n c i a p a r a u n g a s ide al :

C - C = n R P v

(16)

2. A N A L I S I S T E R M I C O

F s t e m é t o d o e s a m p l i a m e n t e u t i l i z a d o p a r a la i n v e s t i g a

c i ó n e n f i s i c o q u í m i c a ^ .

fcs u n a t é c n i c a b á s i c a , s i m p l e y c o n f i a b l e p o r m e d i o de

la c u a l s e o b s e r v a n l o s f e n ó m e n o s q u e o c u r r e n c u a n d o se c a

l i e n t a u n a s u b s t a n c i a .

C o n s i d e r a n d o u n c a l o r í m e t r o a d i a b á t i c o v a c í o , al c u a l

se le s u m i n i s t r a c a l o r a u n a v e l o c i d a d c o n s t a n t e ; la t e m p e

r a t u r a t a m b i é n se i n c r e m e n t a r á e n f o r m a c o n s t a n t e (ve r la

f i g u r a 1- a ). Si a h o r a c o l o c a m o s u n a m u e s t r a y le s u m i n i s t r a

m o s l a m i s m a c a n t i d a d d e c a l o r , la t e m p e r a t u r a d e l c a l o r í m e

t r o a u m e n t a r á p e r o de u n a m a n e r a l i g e r a m e n t e d i f e r e n t e a la

a n t e r i o r ; d e p e n d i e n d o d e la c a p a c i d a d c a l o r í f i c a d e l a s u b s

t a n c i a , h a s t a q u e se a l c a n z a l a t e m p e r a t u r a a la q u e se e f e c t ú a

u n a t r a n s f o r m a c i ó n .

E n e s t e m o m e n t o el c a l o r s u m i n i s t r a d o es a b s o r b i d o p o r

l a m u e s t r a (si el c a m b i o es e n d o t é r m i c o ) s i n q u e o c u r r a

n i n g u n a v a r i a c i ó n e n la t e m p e r a t u i a , h a s t a q u e t e r m i n e c o m p l e

t a m e n t e d i c h o f e n ó m e n o .

C u a n d o s e h a s u m i n i s t r a d o a la m u e s t r a el c a l o r n e c e s a

n o p a r a l l e v a r a c a b o s u t r a n s f o r m a c i ó n (en f u n c i ó n d e laá

n a t u r a l e z a y del t a m a ñ o d e la m u e s t r a ) o t r a v e z a u m e n t a la

t e m p e r a t u r a d e l c<¡ 1 o r í m e t r o , c o m o se o b s e r v a en la f i g u r a T-b.

Si a h o r a es c o n s i d e r a d o u n s i s t e m a e n el c u a l se i n t r o

d u c e n d o s c á p s u l a s , a u n a d e l a s c u a l e s se le l l a m a d e r e f e

r e n c i a (y q u e n o s u f r e t r a n s f o r m a c i ó n a l g u n a e n el i n t e r v a l o

d e e s t u d i o ) y si a d e m á s se p e r m i t e q u e e r t i e a m b a s e x i s t a un

m o d e r a d o i n t e r c a m b i o de c a l o r y se t o m a c o m o f u n c i ó n la d i f e

r e n c i a d e t e m p e r a ! • - as e n t r e la d e la m u e s t r a (1^) y la d e 1

r e f e r e n c i a (I „ ), ’ i' se o b t e n d r á s e r á u n a g r á f i c a 'íivp'i.nh

8

g

FIGURA No. 1

1 o

T n la f i g u r a \'o. 2, la l í n e a p u n t e a d a c o r r e s p o n d e a la

d e f e r e n c i a = 0 y l a d e s v i a c i ó n d e b i d a a la d i f e r e n

c i a e n t r e m u e s t r a y r e f e r e n c i a c o n r e s p e c t o a s u s c a p a c i d a d e s

c a l o r í f i c a s c o r r e s p o n d e a l a l í n e a c o n t i n u a . La f o r m a c i ó n

d e l "pico'' e n la g r á f i c a o c u r r e c u a n d o se p r e s e n t a la t r a n s

f o r m a c i ó n e n la m u e s t r a ( f u s i ó n , c r i s t a l i z a c i ó n , d e s c o m p o s i

c i ó n , e t c . .) .

D e p e n d i e n d o d e si e l c a m b i o q u e o c u r r e e n la m u e s t r a

c o r r e s p o n d e a u n p r o c e s o e x o t é r m i c o o e n d o t é r m i c o , la d i f e

r e n c i a - T m s e r á n e g a t i v a o p o s i t i v a r e s p e c t i v a m e n t e y

e n t o n c e s el " p i c o " se p r e s e n t a r á h a c i a a r r i b a o h a c i a a b a j o

de la l í n e a p u n t e a d a .

E s t o c o n s t i t u y e el f u n d a m e n t o d e l a n á l i s i s t é r m i c o

d i f e r e n c i a l .

a l a m o s t r a d a en l a f i g u r a No . 2.

3. T A M A Ñ O Y G E O M E T R I A D E L A M U E S T R A

E n g e n e r a l la f o i m a a d e c u a d a de l a m u e s t r a p a r a s e r3

c a l e n t a d a es c i l i n d r i c a , la t r a n s f e r e n c i a d e c a l o r h a c i a

el c e n t r o es p e r m i t i d a d a d a su s i m e t r í a y p o r lo t a n t o

d i s m i n u y e la p e r t u r b a c i ó n d e L a f o r m a d e l " p i c o " d e b i d o a

l as i r r e g u l a r i d a d e s d e l f l u j o de c a l o r .

4L o s p e s o s d e la m u e s t r a d e b e n s e r s e l e c c i o n a d o s de

t a l f o r m a q u e p r o d u z c a n u n a v a r i a c i ó n c a l o r i m é t r i c a m e d i b l e ,

p o r lo q u e g e n e r a l m e n t e se u t i l i z a e n t r e 1 . 0 y 2 0 . 0 m i l i

g r a m o s d e l a m.. sma.

F I G U R A No.

12

T a m b i é n es i m p o r t a n t e q u e la m u e s t r a se e n c u e n t r e

p u l v e r i z a d a y d i s t r i b u i d a h o m o g é n e a m e n t e e n la c á p s u l a

p o r t a m u e s t r a .

El m a y o r p i o b l e m a e n el u s o d e m u e s t r a s g r a n d e s es

el t i e m p o r e q u e r i d o p a r a u n a u m e n t o d e t e m p e r a t u r a a

t r a v é s de t o d a la m u e s t r a . M i e n t r a s q u e u n a m u e s t r a p e

q u e ñ a r e q u i e r e d e u n t i e m p o m u > c o r t o p a r a la r e a c c i ó n ,

s ó l o h a y q u e t e n e r la p l e n a s e g u r i d a d d e q u e e s a p e q u e ñ a

c a n t i d a d d e m u e s t r a s e a u n a p a r t e r e p r e s e n t a t i v a d e l s i s

t e m a .

4. B R E V F D I S C R I P C I O N D E L O b P R I N C I P I O S DE L O S S I S T E M A S T E R M I C O S D I F E R E N C I A L E S E N G E N E R A L

La f i n a l i d a d d e lo s s i s t e m a s de a n á l i s i s t é r m i c o

d i f e i e n c i a l es r e g i s t r a r la d i f e r e n c i a d e l c o m p o r t a m i e n t o

c u a n d o s e s u m i n i s t r a c a l o r a u n a m u e s t r a y a un m a t e r i a l

de r e f e r e n c i a p a r a q u e se m a n t e n g a a l a m i s m a t e m pe r at u ra , .

E s t o s p u e d e n c l a s i f i c a r s e d e la s i g u i e n t e f o r m a :

S i s t e m a s t é r m i c o s d i f e r e n c i a l e s ^

a) A n á l i s i s t é r m i c o d i f e r e n c i a l ( D . T . A . ) c l á s i c o

b) A n á l i s i s t é r m i c o d i f e r e n c i a l ( D . T . A . ) B o e r s m a

c) C a l o r i m e t r í a d i f e r e n c i a l d e b a r r i d o ( D . S . C . )

L a s d i f e r e n c i a s m á s i m p o i t a n t e s cr.tre e l l o s h a n s j d o

i l u s t r a d a ^ en la s r ■ i y 4.

13

T a n t o en D . T . A . c l á s i c o c o m o e n D . T . A . B o e i s m a , la m u e s t r a

\ la r e f e r e n c i a s o n c a l e n t a d a s p o r u n a s o l a f u e n t e de c a l o r y

las t e m p e i a t u r a s s o n m e d i d a s p o r s e n s o r e s i n t r o d u c i d o s e n los

m a t e r i a l e s de m u e s t r a y d e r e f e r e n c i a ( c l á s i c o ) o d i s p u e s t o s

j u n t o c; l os c r i s o l e s q u e c o n t i e n e n el m a t e r i a l ( B o e r s m a ) .

M e d i a n t e u n l e g i s t r a d o r se o b t i e n e u n a r e p i e s e n t a c i ó n g r á

f i c a d e la d i f e r e n c i a de t e m p e r a t u r a s e n t r e la de la m u e s t r a

\ la de la r e f e r e n c i a , t e n i e n d o (T = T ^ - T R ) c o m o o r d e n a d a y

el t i e m p o (t) c o n o la a b s c i s a .

La m a g n i t u d d e T e n u n m o m e n t o d a d o es p r o p o r c i o n a l a:

1. F1 c a m i n o d e e n t a l p i a , 2. La c a p a c i d a d c a l o r í f i c a y 3. La

r e s i s t e n c i a t é r m i c a t o t a l q u e se p r e s e n t a al f l u j o d e c a l o r

(R), p e r o d e s g r a c i a d a m e n t e el v a l o r d e R d e p e n d e d e la n a t u

r a l e z a d e la m u e s t r a y d e la f o r m a e n q u e h a y a s i d o d i s p u e s t o

el m a t e r i a l e n l a c á p s u l a , a s í c o m o d e l a s u p e r f i c i e d e c o n

t a c t o e n t r e la m u e s t r a y la c á p s u l a ; a d e m á s (R) v a r í a c o n la

t e m p e r a t u r a .

El c o n t a c t o d e l o s s e n s o i e s d e t e m p e r a t u r a en el m é t o d o

B o e r s m a , se h a c e c o n el f i n d e r e d u c i r el e f e c t o d e l a s va

n a c i o n e s d e la r e s i s t e n c i a t é r m i c a c a u s a d o p o r la m i s m a m u e s

t ra .

C o n n i n g u n o de e s t o s d o s s i s t e m a s t é r m i c o s d i f e r e n c i a l e s

( D . T . \ . ) es p o s i b l e e f e c t u a r u n a c o n v e r s i ó n d i r e c t a d e l a r e a

d e l " p i c o " o b t e n i d o , e n un r e g i s t r o g r á f i c o de t e m p c r a t u ’ a (T)

c o n t r o t i e m p o ( t ) a u n i d a d e s de e n e r g í a . F i l o se d e b e a q u e

14

R e p r e s e n t a c i ó n e s q u e m á t i c a de los s i s t e m a s D . T . A .

C l á s i c o B o e r s m a

f I G u K A No. 3

(m) p o r t a m u e s t r a s

(r) p o r t a r e f e r e n c i a s

v v W / w w v w —

es n e c e s a r i o c o n o c e r l a s c a p a c i d a d e s c a l o r í f i c a s d e l a s

s u b s t a n c i a s q u e s e e s t é n a n a l i z a n d o y al e f e c t o d e l a r e

s i s t e n c i a ( R ) , p o r lo t a n t o de la c o n s t a n t e d e c a l i b r a c i ó n

c o n la t e m p e r a t u r a .

P o r lo a n t e r i o r l os s i s t e m i s D . T . A . n o s o n m u y a d e

c u a d o s p a r a r e a l i z a r m e d i c i o n e s c a l o r i m é t r i c a s .

1 s

esentación esquemática del sistema D.S.C.

fnj p o r t a m u e s t r a s

h ) p o r t a i e f e r e n c i as

r ° J c e n s o r e s de o l a t j n o

fb) calcf.K torr «, ] nd ¡ \ j din j t <-

r i ( i Ij r \ \ 0 .

La d i f e r e n c i a f u n d a m e n t a l e n t r e l os s i s t e m a s D . T . I . y

el D . S . C . e s t r i b a e n q u e e s t a ú l t i m a t é c n i c a u t i l i z a e l e

m e n t o s c a l e f a c t o r e s i n d i v i d u a l e s p a r a c a l e n t a r m u e s t r a y

r e f e r e n c i a , é s t o h a c e p o s i b l e e m p l e a r el p r i n c i p i o d e " b a

l a n c e n u l o de t e m p e r a t u r a " , q u e a c o n t i n u a c i ó n se e x p l i c a .

E s t e s i s t e m a e s t a d i v i d i d o e n d o s d i s p o s i t i v o s de

c o n t r o l , c o m o se m u e s t r a en f o r m a e s q u e m á t i c a e n la f i g u r a

5 .

U n o d e e s t o s d i s p o s i t i v o s c o n t r o l a l a t e m p e r a t u r a

n e d i a d e ta] f o r m a q u e l a s t e m p e r a t u r a s de m u e s t r a y r e f e

r e n c i a 1* a u m e n t a n a u n a m i s m a v e l o c i d a d p r e d e t e i m i n a d a ,

nisirr q u e es r e g i s t r a d a . El s e g u n d o d i s p o s i t i v o t i e n e c o m o

f u n c i ó n a s e g u r a r q u e e n c a s o d e q u e s e p r o d u z c a u n a d i f e r e n

c i a de t e m p e r a t u r a e n t r e la m u e s t r a y la r e f e r e n c i a , d e b i d o

a u n a r e a c c i ó n e x o t é r m i c a o e n d o t é r m i c a e n la m u e s t i a ; se

m o d i f i q u e la p o t e n c i a d e e n t r a d a a f i n d e a n u l a r e s t a d i f e

r e n c i a .

ue e s t e m o d o l a s t e m p e r a t u r a s d e l a s c á p s u l a s se m a n t i e

n e n i g u a l e s m e d i a n t e u n a j u s t e c o n t i n u o y a u t o m á t i c o d e la

p o t e n c i a c a l e f a c t o r a . La s e ñ a l p r o d u c i d a p r o p o r c i o n a l a la

d i f e r e n c i a de e n e r g í a s u m i n i s t r a d a a l a m u e s t r a y a la r e f e

r e n c i a ( d q / d T ) se e n v í a f i n a l m e n t e al r e g i s t r a d o r .

En e s t a t é c n i c a , la m a s a d e l a s c á p s u l a s es. m u y p e q u e ñ a

v la r e s i t e n c i a t é r m i c a sé r e d u c e al m í n i m o p o s i b l e . 1 sto

a s e g u r a q u e la r e s p u e s t a d el s i s t e m a s ea r á p i d a , p o | lo t a n t o

el s u p o n e r q u e l a s c á p s u l a s de m u e s t r a y refercnci.it se e n c u e n

t r a n a la m i s m a t e m p e r a t m a c-s v á l i d o .

1 o

R e p r e s e n t a c i ó n e s q u e m á t i c a de l os d i s p o s i t i v o s de c o n t r o l del

c a l o i í n e t r o d i f e r e n c i a l de b a r r i d o .

1 7

F I G U R A No. 5

La r e s p u e s t a d e l s i s t e m a d e p e n d e d e la r e s i s t e n c i a

t é r m i c a (R ) e n t r e la c á p s u l a y su a l r e d e d o r (ver f i g u r a

6.) p e r o n o se v e a f e c t a d a p o r u n c a m b i o p r o d u c i d o e n la

p r o p i a m u e s t r a . E s t o e s si la v e l o c i d a d de ba r í id o e s "

m o d e r i d a , un p e q u e ñ o c a m b i o e n el p e s o d é la m u e s t r a cn

I n t i m o c o n t a c t o c o n la c á p s u l a d a l u g a r S, q u e l a r e s i s t e n

c i a t é i m i c a (R) e n t r e la c á p s u l a y la m u e s t i a s e a m u y

p e q u e ñ a c o m p a r a d a c o n la r e s i s t e n c i a t é r m i c a (8. ) s

1 8

R e p r e s e n t a c i ó n e s q u e m á t i c a d e l a s r e s i s t e n c i a s t é r m i c a s e n el s i s t e m a D . S . C .

P o r t a r c f e r e n c i a s P o r t a m u e s t r a s

F I G U R A No. 6

5. C A L O R I M E T R I A D I F E R E N C I A L D E B A R R I D O

5.1. O R I G F N

L a n e c e s i d a d d e a d q u i r i r i n f o r m a c i ó n c a l o r i m é t r i c a

d i r e c t a o r i g i n a la u t i l i z a c i ó n de u n e q u i p o i n t e g r a d o de

a n a l i z a d o r e s térmicos^, l os c u a l e s s o n c a p a c e s d e h a c e i

m e d i c i o n e s c a l o r i m é t r i c a s p o r ' v a r i o s m é t o d o s i n g e n i o s o s .

C a d a u n o de e s t o s s i s t e m a s t i e n e n u n a o p e r a c i ó n en c o m ú n ,

e n t o d o s lo s c a s o s l a s t e m p e r a t u r a s d e m u e s t r a y r e f e i e n -

c i a s o n m a n t e n i d a s a u n m i s m o n i v e l o a u n a d i f e r e n c i a f i j a

d u r a n t e el a n á l i s i s y se d e t e r m i n a la d i f e r e n c i a d e la

p o t e n c i a r e q u e r i d a p a r a m a n t e n e r e s t a s t e m p e r a t u r a s d u r a n t e

19

5.2. I W I R U M E N ’TAC I O N M O D E R N A

la c a l o r i m e t r í a d i f e r e n c i a l de b a r r i d o ( D . S . C . ) es u n a

t é c n i c a s u p e i í o r a la d e a n á l i s i s t é r m i c o d i f e r e n c i a l

( D . T . A . ) y o f r e c e v e n t a j a s e n v e l o c i d a d , s e n s i b i l i d a d y c o s t o

sobi e l o s s i s t e m a s t r a d i c i o n a l e s .

El D . S . C . - 1B e s u n e q u i p o p o r m e d i o d e l c u a l p u e d e n

d e t e r m i n a r s e en f o r m a d i r e c t a c a n t i d a d e s d e c a l o r l i b r e s de

e f e c t o s d e j o t r a s p r o p i e d a d e s de la m u e s t r a , c o m o p o r e j e m p l o

su g e o m e t r í a .

F1 di ag ra m a; d é l D . S . C . - 1 1> se m u e s t j a ^ e n la f i g u r a 7,

m i s m o q u e se p u e d e c o m p r e n d e r f á c i l m e n t e si lo d i v i d i m o s en

d o s p a r t e s s c p a i a d a s o " c o n t r o l e s d e c i r c u i t o c e r r a d o " ; u n o

p a r a c o n t r o l a r la t e m p e r a t u r a p r o m e d i o y el o t r o p a r a c o n t r o

l a r la t e m p e r a t u r a d i f e r e n c i a l .

E n el c i r c u i t o de t e m p e r a t u r a p r o m e d i o , se p r o d u c e ú n a

s e ñ a l e l é c t r i c a p r o p o r c i o n a l a l a t e m p e r a t u r a d e s e a d a d e los

p o r t a c á p s u l a s ; la i n f o r m a c i ó n a n t e r i o r se e n v í a h a s t a cl re

g i s t r a d o r y a p a r e c e e n la e s c a l a de l as a b s c i s a s . La se ñal

e l é c t r i c a p r o d u c i d a a l c a n z a l a t e m p e r a t u r a p r o m e d i o p o r me.j'o

de un a m p l i f i c a d o r y se c o m p a r a c o n la s e ñ a l r e c i b i d a d e s d e

l o s t e r m ó m e t r o s de r e s i s t e n c i a de p l a t i n o c o l o c a d o s p e i m a j i>

teniente e n el i n t e r i o r d e los p o r t a c á p s u l a s .

el experi m e n t o .

1> i i ' i i ni ,1 d e l > I o ( | u o s d e I D.s ( 1H I ’ e t k i n I I m c r

2 0

l o n t i d 1 d e T e m i u u t i i i i

11 f e r o n t i .i i

f o n t i o 1 tic tei ipe i ,¡ t u i <i p r o m e d i o Het; i ■ í ; ,idor í se n 11 de I )

I l i c f c i c m u ) T ( r e f e r c i i t t j )

1 K.URA No. 7

Si la t e m p e r a t u r a p r o m e d i o d e l os p o r t a c á p s u l a s e s m e n o r

q u e la d e m a n d a d a p o r l a s e ñ a l e l é c t r i c a p r o d u c i d a , s e a l i m e n

ta m a y o r p o t e n c i a a l o s c a l e n t a d o r e s ; p o r e s t a r a z ó n l os t e r -

n ó m e t r o s e s t á n c o l o c a d o s d e n t r o d e l o s p o r t a c á p s u l a s . Si lá

t e m p e r a t u r a p i o m e d i o e s m a y o r q u e la d e m a n d a d a p o r la s e ñ a l

p r o d u c i d a , la p o t e n c i a h a c i a los c a l e n t a d o r e s de l os p o r t a -

c á p s u l a s d i s m i n u i r á .

En el c i r c u i t o d e c o n t r o l de t e m p e r a t u r a d i f e r e n c i a l , las

s e ñ a l e s q u e r e p r e s e n t a n l a s t e m p e r a t u r a s de m u e s t r a y d e r e f e

r e n c i a m e d i d a s p o r l o s t e r m ó m e t r o s d e p l a t i n o s on a m p l i f i c a d a s

h a s t a la t e m p e r a t u r a d i f e r e n c i a l p o r m e d i o d e u n c i r c u i t o c o m

p a r a d o ! , el q u e d e t e r m i n a c u a l de la s d o s t e m p e r a t u r a s (de

m u e s t r a o d e r e f e r e n c i a ) es m a y o r . La t e m p e r t u r a d i f e r e n c i a l

a m p l i f i c a d a p r o d u c i d a a j u s t a r á e n t o n c e s el i n c r e m e n t o d e p o t e n

c i a d i f e r e n c i a l y p r o v e e r á a l o s c a l e n t a d o r e s d e m u e s t r a y de

r e f e r e n c i a en la d i r e c c i ó n y m a g n i t u d n e c e s a r i a h a s t a c o r r e g i r

c u a l q u i e r d i f e r e n c i a e n t r e e l l a s .

F i n a l m e n t e u n a s e ñ a l p r o p o r c i o n a l a la p o t e n c i a d i f e i e n c i a l

e s t r a n s m i t i d a h a s t a el r e g i s t r a d o r y a p a r e c e e n el e j e d e l as

o r d e n a d a s .

22

III. P A R T E E X P E R I M E N I A L

23

D u r a n t e el d e s a r r o l l o d e e s t e t r a b a j o se u t i l i z ó u n

c a l o r í m e t r o d i f e r e n c i a l d e b a r r i d o D . S . C . 1B P e r k i n E l m e r .

1. R E A C T I V O S U T I L I Z A D O S

*A c i d o b e n z o i c o .- ( C g H ^ C O O H ) , d e l N a t i . Bu r . St d .

S t a n d a r d s a m p l e 3 9 i . S e p u l v e r i z ó . T e m p e r a t u r a d e f u s i ó n

de 1 2 2 . 4 ° C , p . m . = 1 22 . 1 2 (1 9 6 8 ) .

* E s t a ñ o .- (Sn) d e l N a t i . Bu r . S t d . , S t a n d a r d s a m p l e

42g . T e m p e r a t u r a de f u s i ó n d e 5 0 5 . 1 1 K, p . a . = 1 1 8 . 6 9

( 1 9 6 8 ) .

* I n d i o .- (In) p a r t . n r. 2 1 9 - 0 0 4 5 d e P e r k m E l m e r C o r p .

T e m p e r a t u r a d e f u s i ó n d e 4 2 9 . 6 1 K, p . a . = 1 1 4 . 8 2 .

* D i f e n i l e t e r .- ( C ^ H ^ O ) d e E a s t m a n O r g a n i c C h e m i c a l s ,

U . S . A . , p u r i f i c a d o p o r s u b l i m a c i ó n , p . m . = 1 7 0 . 2 0 .

* Z a f i r o s i n t é t i c o .- ( A ^ O j ) d e P e r k i n E l m e r C o r p .

p . m . = 1 0 1 . 9 6 .

2. C A L I B R A C I O N

7L o s a j u s t e s d e l e q u i p o ( p e n d i e n t e , t e m p e r a t u r a d i f e

r e n c i a l y t e m p e r a t u r a p r o m e d i o ) , se e f e c t u a r o n en b a s e al

p r o c e d i m i e n t o d e s c r i t o e n el A P E N D I C E II. E n e s t e e q u i p o

se o b t u v i e r o n l a s c u r v a s D . S . C . q u e se m u e s t r a n e n l a s f i

g u r a s 8, 9 y 10 e n l a s q u e se i n d i c a n l a s c o n d i c i o n e s d e

o p e r a c i ó n q u e se u t i l i z a r o n p a r a d i c h a s c a l i b r a c i o n e s . La

n o t a c i ó n q u e se u t i l i z a p a r a d e s c r i b i r l a s c o n d i c i o n e s d e

24

o p e r a c i ó n s e i n d i c a n a c o n t i n u a c i ó n :

N O T A C I O N S I G N I F I C A D O

f l u j o d e n i t r ó g e n o

V v e l o c i d a d de b a r r i d o

S s e n s i b i l i d a d

v v e l o c i d a d de p a p e l

C ^ c á p s u l a d e rauestia

C g c á p s u l a d e r e f e r e n c i a

T t e m p e r a t u r a i n i c i a l

T , t e m p e r a t u r a f i n a l

U N I D A D E S

c. c . m i n

-1C m i n

m c a l s -1

c m m i n -1

K

K

C o n el f n n de v e r i f i c a r el a j u s t e d e l a t e m p e r a t u r aQ

p i o m e d i o s e u t i l i z ó u n a m u e s t r a de e s t a ñ o , d e l N a t i o n a l

B u r e a u o f S t a n d a r d s ; c u y o c e r t i f i c a d o e s t a b l e c e q u e la

t e m p e r a t u r a d e f u s i ó n es d e 5 0 5 . 1 1 K.

25

Curva D.S.C. usando dos cápsulas vacíasT( K )

y s u s r e s p e c t i v a s t a p a s

v - 1= a c . c . m i n 4 4 0

\ = 1 0 ° C m i n ' 1 4 3 0

S = 8 m c a l s 1 4 2 0

v = 0 . 6 3 5 c m m i r 1 4 1 0

C Nj : v a c í a 4 0 0

C D : v a c í a K 3 9 0

T = 3 0 0 K 3 8 0iT f = 4 4 0 K 370

P o s i c i ó n e n c o n t r a d a : 3 6 0

2 2 7 3 5 0

3 40

3 30

3 20

3 1 0/

3 0 0

300

FIGUR \ No. 8

26

C u r v a D . S . C . c o r r e s p o n d i e n t e al a j u s t e d e la t e m p e r a t u r a

d i f e r e n c i a l , u s a n d o d i f e r e n t e s c a n t i d a d e s de i n d i o en

a m b a s c á p s u l a s .

= 5 c. c. m i n 1

V = 1 0 ° C m i n ' 1

S = 4 m c a l s 1

v = 2 . 5 4 c m m i n

C,, : 3.887 mg de indioCD : 2.030 mg de indio KT. = 4 0 0 KiT £ = 4 5 0 K

P o s i c i ó n e n c o n t r a d a :

436

/

FIGURA No. 9

27

gp r o m e d i o , u t i l i z a n d o i n d i o en la c á p s u l a de m u e s t i a

Curia D.S.C. correspondiente al ajuste de la tempeiatura

\a c . c . m n

- 1-1

10 C ni n■ 1

-1S = 4 n c a l s

\ = 2 . 5 4 c m m i n

C Xj : 0 . 8 1 8 m g d e i n d i o

C ^ • v a c í a

T = 4 00 KiT f = 4 50 K

P o s i c i ó n e n c o r t r a d a :

3 3 9

j K '

4 2 9.61

rI I G U R \ No. 10

28

En el p r e s e n t e t r a b a j o se p r o b a r o n d o s p r o c e d i m i e n t o s

d e o p e r a c i ó n p a r a d e t e r m i n a r la c a p a c i d a d c a l o r í f i c a f C p ) 1 ^ ,

l os c u a l e s se d e s c r i b e n a c o n t i n u a c i ó n :

M E T O D O D E 0 ® R A C I O N I

1. S u b s t a n c i a s s ó l i d a s

a) B a r r i d o e n b l a n c o

Se d e s t a p a el c a l o r í m e t r o y se c o l o c a n d o s c á p s u l a s

v a c í a s e n l o s p o r t a c á p s u l a s c u i d a n d o q u e s u s t a p a s t e n g a n

la p o s i c i ó n c o r r e c t a , se c i e r r a el c a l o r í m e t r o y se a j u s t a

e n f o r m a m a n u a l h a s t a a l c a n z a r la t e m p e r a t u r a q u e se h a y a

e l e g i d o c o m o i n i c i a l d e l e x p e r i m e n t o .

Se a j u s t a n la s c o n d i c i o n e s d e o p e r a c i ó n fSf,» V, S, v)

y se v e r i f i c a q u e el s i s t e m a se e n c u e n t r e e n e q u i l i b r i o ,

r e g i s t r a n d o p o r a l g u n o s m i n u t o s u n a c u r v a i s o t é r m i c a .

Se i n i c i a el c a l e n t a m i e n t o e i n m e d i a t a m e n t e se o b s e r v a

q u e la s e ñ a l c a l o r i m é t r i c a se d e s p l a z a h a c i a u n a n u e v a l í n e a

d e e q u i l i b r i o a la q u e l l a m a m o s la p a r t e p l a n a d e l a c u r v a ,

c u a n d o se a l c a n z a la t e m p e r a t u r a e l e g i d a c o m o f i n a l d e l e x

p e r i m e n t o ; se d e t i e n e el c a l e n t a m i e n t o y se o b s e r v a el r e t o r

n o de l a s e ñ a l c a l o r i m é t r i c a a la l í n e a d e e q u i l i b r i o a n t e r i o r

al c a l e n t a m i e n t o . Se c o n t i n ú a r e g i s t r a n d o u n a l í n e a i s o t é r

m i c a d u r a n t e a l g u n o s m i n u t o s , h a s t a q u e n o se o b s e r v a n j n g ú n

d e s p l a z a m i e n t o de la ■ií-f il calor¿n.-étrj ca .

3. DETERMINACION DE LA CAPACIDAD CALORIIICX

29

Se d e s t a p a el c a l o r í m e t r o v se e x t r a e la c á p s u l a de

la d e i e c h a ( m u e s t r a ) , s e c o l o c a e n su i n t e r i o r un d i s c o

de z a f i i o s i n t é t i c o p r e v i a m e n t e p e s a d o , se t a p a la c á p s u

la > se r e g r e s a al p o r t a c á p s u l a s ; se c i e r r a el c a l o r í m e

t r o y se p e r m i t e su e s t a b i l i z a c i ó n a la t e m p e r a t u r a i n i

c i a l d e l e x p e r i m e n t o . S i n a l t e r a r las c o n d i c i o n e s d e

o p e r a c i ó n f i j a d a s e n la e t a p a d e l i n c i s o a, se e f e c t ú a el

b a r r i d o e n f o r m a a n á l o g a a é s t e y p o s t e r i o r m e n t e se e n f r í a

el c a l o r í m e t r o .

c) B a r r i d o c o n la s u b s t a n c i a p r o b l e m a

3e d e s t a p a e l c a l o r í m e t r o n u e v a m e n t e y se e x t r a e n las

d o s c á p s u l a s , se e x t r a e el d i s c o d e z a f i r o y se c o l o c a n

e n l a m i s m a c á p s u l a e n t r e 8 y 10 m i l i g r a m o s de la s u b s t a n

c i a p r o b l e m a ; p o s t e r i o r m e n t e se c o l o c a n l a s c á p s u l a s e n el

c a l o r í m e t r o ( s e l l a n d o a m b a s c á p s u l a s c o n la p r e n s a a d e c u a d a

p a r a l o g r a r la m a y o r s i m e t r í a p o s i b l e e n t r e l as m i s m a s ) , se

c i e r r a el c a l o r í m e t r o y se p e r m i t e q u e se e s t a b i l i c e a la

t e m p e r a t u r a i n i c i a l . Se l l e v a a c a b o el b a r r i d o e n f o r m a

a n á l o g a a l o s d o s a n t e r i o r e s , f i n a l m e n t e se e n f r í a el c a l o

r í m e t r o y se e x t r a e n de él l a s c á p s u l a s y se v e r i f i c a p o r

p e s a d a q u e no h a y a p é r d i d a de m a s a e n la c á p s u l a q u e c o n t i e n e

la s u b s t a n c i a p r o b l e m a .

la f i g u r a 11 m u e s t r a l a s c u i v a s D . S . C . de un e x p e r i m e n

to c o m p l e t o , q u e se e f e c t u ó n a i a un i n t e r v a l o d e t e m p e r a t u r a

e n t r e 30 0 y 3 8 0 K.

bj Barrido con la*substancia de referencia

30

I n t e r p o l a n d o la l í n e a b a s e d e l b a r r i d o e n b l a n c o se

m i d e n l a s a m p l i t u d e s de la s s e ñ a l e s c a l o r i m é t r i c a s c o n r e s

p e c t o a e s a l í n e a b a s e ; se a n a l i z a n l os r e s u l t a d o s y se c a l

c u l a l a c a p a c i d a d c a l o r í f i c a a c a d a t e m p e r a t u r a u t i l i z a n d o

la s i g u i e n t e e c u a c i ó n :

A - A WcPm • A T ^ X Í T X CPz (17}b a m

D o n d e l o s s u b í n d i c e s a, b y c c o r r e s p o n d e n a lo s b a r r i

d o s d e s c r i t o s a n t e r i o r m e n t e ; l o s s u b í n d i c e s m y z se r e f i e r e n

a la m u e s t r a y a la r e f e r e n c i a r e s p e c t i v a m e n t e . A y W i n d i

c a n l a s a m p l i t u d e s q u e p r o d u c e n y s u s m a s a s .

C o m o se p u e d e o b s e r v a r en e s t a e c u a c i ó n es n e c e s a r i o

c o n o c e r l a c a p a c i d a d c a l o r í f i c a d e la s u b s t a n c i a q u e se u t i

l i c e c o m o m a t e r i a l d e r e f e r e n c i a ( z a f i r o s i n t é t i c o ) , a s í c o m o

l as m a s a s d e l a s s u b s t a n c i a s a n a l i z a d a s y s u s r e s p e c t i v a s

a m p l i t u d e s p r o d u c i d a s p a r a c a d a te mp e r a t u r a q u e s e r e q u i e r a .

El m a t e r i a l de r e f e r e n c i a q u e se u s ó d u r a n t e t o d o s1 3

n u e s t r o s e x p e r i m e n t o s fu e z a f i r o s i n t é t i c o ( A l ^ O ^ ) , d e b i d o

a q u e su c a p a c i d a d c a l o r í f i c a ha s i d o d e t e r m i n a d a c o n m u c h a ^

p r e c i s i ó n p o r c a l o i i m e t r í a a d i a b á t i c a ; a d e m á s d e n o p r e s e n t a r

c a m b i o s f í s i c o s n i q u í m i c o s e n u n i n t e r v a l o m u y g r a n d e d e

t e m p e i a t u r a y la p u r e z a c o n q u e p u e d e s e r o b t e n i d o es m u y

a l t a .1 /¡

D i t m a r s > ü o u g l a s r e p o r t a r o n l os v a l o r e s de c a p a c i

dades. c a l o r í f i c a s del H f n o s i n t é t i c o ( r e c o m e n d a d o c o m o

1 1

31

e s t á n d a r c a l o r i n é t r i c o ) e n la s u n i d a d e s cal m o l ^ K -1 en

el i n t e r v a l o d e t e m p e r a t u r a d e 0 a 1 2 0 0 K. P a r a n u e s t i o s

p r o p ó s i t o s se t o m a r o n s o l a m e n t e l o s v a l o r e s r e p o r t a d o s

e n t i e 2 9 8 . 1 6 y 4 5 0 K. ( v e r t a b l a 1) y s e a j u s t a r o n p o r

el m é t o d o de m í n i m o s c u a d r a d o s n o l i n e a l e s y a sí se d e t e r

m i n a r o n los v a l o r e s de C p en f u n c i ó n de la t e m p e r a t u r a .

L a f u n c i ó n r e s u l t a n t e e s la s i g u i e n t e ' ^ :

C p - a f “ a + BT + y T ^ (cal m o l 1 K (18J

D o n d e : = = 21 . 0 1 8 9

B = 0 . 0 1 3 3 4 2

y = - 5 4 5 0 1 4 . 5

En la t a b l a 1, t a m b i é n se m u e s t r a n l os v a l o r e s d e c a

p a c i d a d c a l o r í f i c a c a l c u l a d o s c o n la a y u d a d e e s t a f u n c i ó n .

T r a t a n d o de m e j o r a r la p r e c i s i ó n d e n u e s t r a s d e t e r m i

n a c i o n e s , las c u i v a s se c o r r i g i e r o n d e la s i g u i e n t e f o r m a :

aj Se a j u s t a r o n l a s d i f e r e n t e s l í n e a s b a s e d e l o s

t r e s b a i i i d o s a u n a en c o m ú n .

bj L a s p a r t e s p l a n a s d e l a s c u r v a s se a j u s t a r o n p o r

el m é t o d o d e m í n i m o s c u a d r a d o s l i n e a l e s .

La f i g u r a 12 m u e s t r a e s t a s d o s c o r r e c c i o n e s ciue se

a p l i c i r o n a l a s c u r v a s d e l e x p e r i m e n t o a n t e i i o i , así m i s m o

se m u e s t r a n l as c o n d i c i o n e s d e o p e r a c i ó n q u e se u t i l i z a n .

*

L U W \ S 1' S.O. > O'í vi SPO\DT[ \¡ 1 i, \ I Os m ^IPOS 'ISCRIIOS T\ ’ Os I M T SOS 3, b ' c (Método de Onei.Kión ¡1

FIGURA Mo. 11 fs/

33

Capacidades caloríficas del zafiro sintético

1 (K)C p (cal m o l 1 KR e p o r t a d o c a l c u l a d o

2 9 8 . 1 6 1 8 . 8 8 5 1 8 . 8 6 63 00 1 8 . 9 8 1 1 8 . 9 6 63 0 5 1 9 . 2 3 4 1 9 . 2 2 93 10 1 9 . 4 8 1 1 9 . 4 8 3315 1 9 . 7 2 1 1 9 . 7 2 93 2 0 1 9 . 9 5 5 1 9 . 9 6 63 2 5 2 0 . 1 8 3 20 .1953 30 2 0 . 4 0 5 2 0 . 4 1 73 35 2 0 . 6 2 0 2 0 . 6 3 2

3 4 0 2 0 . 8 3 0 20 . 840345 2 1 . 0 3 5 21 .043

35 0 2 1 . 2 3 4 2 1 . 2 3 93 55 2 1 . 4 2 8 2 1 . 4 3 03 6 0 2 1 . 6 1 7 2 1 . 6 1 7

37 0 2 1 . 9 8 1 2 1 . 9 7 4

3 7 3 . 1 6 2 2 . 0 9 1 2 2 . 0 8 3

38 0 2 2 . 3 2 6 2 2 . 3 1 4

3 9 0 2 2 . 6 5 3 2 2 . 6 3 9

4 0 0 21. 965 22 . 949

4 1 0 2 3 . 2 6 1 23. 247

4 2 0 2 3 . 5 4 2 2 3 . 5 3 3

430 2 3 . 8 1 0 23 .808

4 4 0 2 4 . 0 6 5 2 4 . 0 7 4

4 5 0 2 4 . 3 U 8 2 4 . 3 3 1

1 \B1\ No . 1

34

C o n el f i n de m e j o r a r la p i e c i s i ó n de n u e s t r o s r e s u l

t a d o s se a d o p t ó o t r a f o r m a de o p e r a c i ó n 1 ^, q u e c o n s i s t e

f u n d a m e n t a l m e n t e e n d i v i d i r el i n t e r v a l o d e i n t e r é s e n

p e q u e ñ o s i n t e r v a l o s de 20 K d e la s i g u i e n t e f o r m a :

M E T O D O D E O P E R A C I O N II

1. S u b s t a n c i a s S ó l i d a s

a) B a r r i d o e n b l a n c o

Se d e s t a p a el c a l o r í m e t r o y se c o l o c a n d o s c á p s u l a s

v a c í a s e n l os p o r t a c á p s u l a s , se c i e r r a el c a l o r í m e t r o y

se p e r m i t e q u e se e s t a b i l i c e la t e m p e r a t u r a i n i c i a l d e l

e x p e r i m e n t o .

Se a j u s t a n l a s c o n d i c i o n e s d e o p e r a c i ó n V, S,

v) y se v e r i f i c a q u e el s i s t e m a e s t é e n e q u i l i b r i o ; p a r a

lo c u a l se r e g i s t r a la s e ñ a l c a l o r i m é t r i c a d e m a n e r a i s o

t é r m i c a .

Se i n i c i a el c a l e n t a m i e n t o y se o b s e r v a q u e la s e ñ a l

c a l o r i m é t r i c a a l c a n z a l a p a r t e p l a n a d e la c u r v a en o t r a

l í n e a de e q u i l i b r i o .

C u a n d o se h a y a e l e v a d o la t e m p e r a t u r a e n 20 K se d e t i e

ne el c a l e n t a m i e n t o y se p e r m i t e l a e s t a b i l i z a c i ó n del s i s

t e m a , lo q u e s e c o m p r u e b a c u a n d o la p l u m i l l a d e l r e g i s t r a d o r

r e g r e s a a p r o x i m a d a m e n t e h a s t a el n i v e l o r i g i n a l ( l í n e a b a s e ) .

Se i n i c i a n u e v a m e n t e el c a l e n t a m i e n t o y se d e t i e n e c u a n d o la

t e m p e r a t u r a se h a y a i n c r e m e n t a d o o t i o s 20 K y a sí s u c e s i v a

mente. h i s t a a l c a n z a r la t e m p e r a t u r a f i n a l d e l i n t e r v a l o de

i n t e r é s .

b) B a r r i d o c o n la s u b s t a n c i a d e r e f e r e n c i a

E s t e b a i r i d o se e f e c t ú a d e m a n e r a a n á l o g a al b a r r i d o

e n b l a n c o q u e se d e s c r i b i ó e n el i n c i s o a n t e r i o r , e n el

q u e b á s i c a m e n t e la d i f e r e n c i a c o n r e s p e c t o al m é t o d o de

o p e i a c i ó n I es q u e el b a r r i d o se r e a l i z a d e t e n i e n d o el

c a l e n t a m i e n t o c a d a 20 K.

c) B a r r i d o c o n l a s u b s t a n c i a p r o b l e m a

T a n t o la p r e p a r a c i ó n d e l a s u b s t a n c i a a a n a l i z a r ,

a s í c o m o su c o l o c a c i ó n e n el c a l o r í m e t r o e s la m i s m a q u e

e n el m é t o d o a n t e r i o r ; s ó l o s e m o d i f i c a la f o r m a de r e a

l i z a r el c a l e n t a m i e n t o . La s u b s t a n c i a p r o b l e m a q u e se

u t i l i z ó p a r a p r o b a r e s t e m é t o d o d e o p e r a c i ó n fu e á c i d o

b e n z o i c o .

A l a s c u r v a s D . S . C . q u e s e o b t i e n e n , se les p r a c t i c a

l a s d o s c o r r e c c i o n e s m e n c i o n a d a s a n t e r i o r m e n t e ; d e l í n e a

b a s e y d e p a r t e s p l a n a s d e l a s c u r v a s .

E n b a s e a l m é t o d o d e o p e r a c i ó n II se o b t i e n e n l a s c u r

v a s D . S . C . m o s t r a d a s en l a f i g u r a 13, l as q u e g e o m é t r i c a

m e n t e s o n i d é n t i c a s a l a s q u e a p a r e c e n en la f i g u r a 14.

2. S u b s t a n c i a s L í q u i d a s

L a s c á p s u l a s q u e p r o v e e ^1 f a b r i c a n t e d e l c a l o r í m e t r o

u t i l i z a d o s o n u n o s p e q u e ñ o s p l a t i l l o s d e a l u m i n i o ( v e r f i g u

za 15). Al u t i l i z a i l a s c á p s u l a s p a r a m u e s t r a s s ó l i d a s , no

se p r e s e n t a n i n g ú n p r o b l e m a ; s i n e m b a r g o al u t i l i z a r l a s

c á p s u l a s p a r a m u e s t i a s v o l á t i l e s se p r e s e n t a n p r o b l e m a s d e

p é r d i d a d e m a s a d e b i d o a la v a p o r i z a c i ó n d e * l a s u b s t a n c i a

35

36

durante el calentamiento, por lo que se diseñaron y se fabricaron en el laboratorio unas cápsulas adecuadas17 (figu

ra 16) que evitan dicha falla.

Como se puede observar en estas cápsulas es posible tener un sello hermético con ayuda de un pequeño disco de teflón que se coloca en el interior de la tapa, el cuerpo de dicha cápsula tiene una masa aproximada de 600 miligramos > el material de la misma es duraluminio.

Antes de utilizar las cápsulas que se diseñaron en el laboratorio con una substancia volátil, fue necesario experimentar con ácido benzoico como substancia problema y verificar la reproducibilidad de los resultados de capacidades caloríficas, ésta se puede observar en la tabla de resultados

No. 3.

Finalmente se realizaron experimentos para obtener la señal calorimétrica de una muestra volátil, en nuestro caso del difenil eter; siguiendo los pasos descritos en el método de operación II se obtuvo la figura 17 para tal experimento.

CURV\S D.S.C. CORREGIDAS (método de operación I)

dQdt

Condiciones Mi = 34.56 me

1 1 130 0 340 380 T(k)

I*IGURA No. 12

~-j

c 1

O J R V « S . h i l’\R\ L A OLTI R M I N A t K5\ II l\l'\CIIHIHb t U O l i l l I i V s

(método do opi. i at íóii IH

FIGUR \ No. 13

Mz = 34.60 mí Mm = " . 7 5 mg

CURVAS D.S.C. CORREGIDAS (método de operación II) CONDICIOK'FS:.

dQ Mz n 34.60 tmjdT

FIGURA No. 14 „

4ÍJ

C V P S 1 J M S P \ R V n H Í R M I W R Cp DI! D . S . C . - 1B P E R K I N H M E R

S u b s t a n c i a - , b o l a d a s

S u b s t a n c i a s v o l á t i l e s

I [( iJK\ No 1 i

—|s

I—

CAPSUI \S D S.C. PAR \ '1UESTR \s \ O! \1TIES

CUK\ \s í.h.l. >’ YR \ Bí 11 RMIN'VR LA l\l'\UI'\D IVLORPICA M I DI M M L lili!

FIGURA No. 17

4 3

I V . R E SU LT A D O S

44

P a r a c a l c u l a r l a s c a p a c i d a d e s c a l o r í f i c a s , se a p l i c o

u n p r o g r a m a de c o m p u t a c i ó n . E n el a p é n d i c e I se m u e s t r a

el d i a g r a m a d e b l o q u e s , el l i s t a d o y u n e j e m p l o d e r e s u l

t a d o s o b t e n i d o s a p a r t i r d e e s e p r o g r a m a .

El d e s a r r o l l o e x p e r i m e n t a 1 se e f e c t u ó s i g u i e n d o lo s

p a s o s d e s c r i t o s en el m é t o d o d e o p e r a c i ó n II d e d o n d e se

o b t u v i e i o n l os r e s u l t a d o s q u e a c o n t i n u a c i ó n se i n d i c a n :

In la t a b l a 2, se m u e s t r a n l os r e s u l t a d o s d e c a p a c i

d a d e s c a l o r í f i c a s p a r a el á c i d o b e n z o i c o en el i n t e r v a l o

d e 3 0 0 a 3 8 0 K o b t e n i d o s a p a r t i r de c i n c o e x p e r i m e n t o s ;

u t i l i z a n d o c á p s u l a s p a r a m u e s t r a s s ó l i d a s P e r k i n E l m e r .

'.cibién se m u e s t i a n l a s d e s v i a c i o n e s e s t á n d a i de e s t a s c a

p a c i d a d e s c a l o r í f i c a s p a r a c a d a t e m p e r a t u r a , la q u e fu e

c a l c u l a d a a p a r t i r d e l a s i g u i e n t e e c u a c i ó n :

A s í m i s m o se d e t e r m i n ó el v a l o r p r o m e d i o d e la d e s

v i a c i ó n e s t á n d a r p a r a e s t o s r e s u l t a d o s e x p e r i m e n t a l e s

T a m b i é n e n la t a b l a 2 se m u e s t r a u n a c o l u m n a q u e

c o r r e s p o n d e a l o s v a l o r e s d e c a p a c i d a d c a l o i í f i c a p a i a

la m i s m a s u b s t a n c i a o b t e n i d o s a p a r t í : d e la t é c n i c a de

r e s u l t a d o s o b t e n i d o s a p l i c a n d o la t é c n i c a D . S . C . e n c o n

t r a n d o q u e p r e s e n t a n u n p o r c e n t a j e d e e r r o r pi omeclio d e

0 . 4 7 a lo l a r g o de t o d o cl i n t e r v a l o de t e m p e r a t u r a co n -

om

(" = 0.33).m

4 5

E n la t a b l a 3 t a m b i é n se m u e s t i a n l o s r e s u l t a d o s d e c a

p a c i d a d e s c a l o r í f i c a s p a r a el á c i d o b e n z o i c o , a d i f e r e n c i a

d e l o s a n t e r i o r e s ; é s t o s se o b t u v i e r o n u t i l i z a n d o l as c á p s u

l a s d i s e ñ a d a s e n el l a b o r a t o r i o .

L o s e x p e r i m e n t o s q u e p r o d u c e n e s t o s r e s u l t a d o s se r e a l i

z a r o n p a r a c o m p r o b a r q u e d i c h a s c á p s u l a s r e p r o d u c e n r e s u l t a

d o s c o n f i a b l e s . E l v a l o r p r o m e d i o d e l a d e s v i a c i ó n e s t á n d a r

q u e d e t e r m i n a m o s e n e s t e c a s o f u e de: a m = 0 . 4 7 y d e la c o m

p a r a c i ó n d e n u e s t r o s r e s u l t a d o s c o n l o s o b t e n i d o s p o r c a l o r i

m e t r í a a d i a b á t i c a se d e t e r m i n ó u n e r r o r p r o m e d i o de 0 . 3 2 »

p a r a t o d o el i n t e r v a l o e s t u d i a d o .

E n l a t a b l a 4 se m u e s t r a n l o s r e s u l t a d o s de c a p a c i d a d e s

c a l o r í f i c a s c o r r e s p o n d i e n t e s al d i f e n i l e t e r p a r a u n i n t e r v a

l o d e t e m p e r a t u r a e n t r e 3 0 0 y 3 8 0 K. E s t o s c i n c o e x p e r i m e n t o s

se e f e c t u a r o n c o n l a s c á p s u l a s d i s e ñ a d a s e n el l a b o r a t o r i o ,

d e b i d o a l o s p r o b l e m a s q u e p r e s e n t a n l a s c á p s u l a s q u e p r o v e e

P e r k i n t l m e r .

F i n a l m e n t e se d e t e r m i n a r o n e n f o r m a a n á l o g a a l o s d o s

a n t e r i o i e s t a n t o el p r o m e d i o de l a d e s v i a c i ó n e s t á n d a r , c o m o

e] p o r c e n t a j e de e r r o r p r o m e d i o q u e p r e s e n t a n e s t o s r e s u l t a -1 9d o s c o n l o s o b t e n i d o s p o r c a l o r i m e t r í a a d i a b á t i c a p a r a e s t a

s u b s t a n c i a , o = 0 . 1 3 y S E = 0 , 3 5 . m

s i d e r a d o .

C A P A C I D A D E S C A L O R I F I C A S (Cp) P A R A E L A C I D O B E N Z O I C O E \ (J m o l " 1 K " ’)

T ( K) C p ( D . S . C . ) E X P E

/ (J m o l ' 1 K ~ 1) R I M E N T 0

C p ( D . S . C . ) CTm C p (adiab)a ", F .

1 2 3 4 5

300 144.64 146.55 146.85 147.22 147.68 146.59 +■ 0. 52 147.66 0.72305 147.60 149.33 149.74 150.11 150 .50 149.46 0. 50310 150.50 152.04 152.55 152.91 153.23 152.25 0. 42 152.30 0. 03315 153.32 154.67 155.28 155.64 1S5. 88 154.96 0. 45320 156.08 157.24 157.93 158.29 15S.44 157.60 0 . 43 156.96 0. 40325 I 58 . 78 159.75 160.50 160.86 160.93 160.16 0. 40330 161.42 162.19 163.01 163.35 163.35 162.66 0. 37 16 * . 60 0. 6 5335 164.00 164.58 165.45 165.79 165.70 165.10 0. 34340 166.53 166.91 167.83 168.15 16 .98 167.48 0. 32 166.2 2 0 . ’ 5345 169.00 169. 19 170.14 170.48 170.20 169.80 0.29350 171 . 43 171.42 172.40 172.70 172.37 172.06 0.26 170.84 0.71355 173.81 173.61 174.61 174.90 174.47 174.28 0. 24360 176.15 175.74 176.76 177.03 176.53 176.44 0.22 175.52 0.52365 178.43 177.83 178.86 179.12 178.53 178.55 0.21370 180.68 179.89 180.91 181.16 180.48 180.62 0.21 180.34 0. 15375 182.89 181.90 182.92 183.15 182.39 182.65 0.22380 185.05 18 3 . S 7 184.88 185.09 184.26 184.63 0.24 185.25 0. 33

TABLA No . 2

F u r u k a w a , R . E . Me. . G o ^ k e y a n d G . J . K i n g , J . R e s . N a t i . B u l . S t d . , 47, O c t . , 1951.

l\PUIH\nLS l \l ORI I IC \S (tpl r\R\ 11 \CIIiO BL\_OKO i\ (J no i 1 K ') U r iL i : \ N D O C\PSII1AS l’\R\ MMLMRXS \OI\IIMs

r e o l P (. o . s . cL \ P

. ) / (J mol 1 1, R I M r \ T

K ' 1)O

l p ( 11 . S . 0 . ) c m C p ( i d i i b ) J I

'*> 3

300 U 3 % 1 4 5 3 1 1 4 6 . 11 1 4 b . 28 0 . 5S 1 4 - . b b 0. 933 - 1 ' Q . 9 l ¡4<?.13 149.03 149.03 0. 52

152.50 150.90 151.80 151 . ‘ 3 0 . 4 b 15 2. 30 0.31 1 54 99 153 . bO 154.50 154. 3b 0. 40320 15' . 42 156. 2b 15". 16 156.95 0. 35 156. 9b 0.0132 5 .59 ~o 158 S7 159.-- 15 9. 48 0. 30330 16 2 . ! . . 161.44 16-.34 161.97 0 , 2~ 1 b 1 . b 0 0 . 2 .335 b4 . 3S 164.00 164.90 16 1.43 0 . 2 b340 1 bb . 1 ¡1 166.44 167.34 1 o b . 7 9 0 . 2 ' 166.2 2 0. 3434 5 11-8 . 7S 16S . S8 169 . 7S 1 >9. 15 0.31350 1'0 . 91 1 “ i . 29 1"2 . 19 1 " 1 . 46 0. 37 170 84 0. 3b355 1 "2 99 173.66 174. 5o 1 7 3 . " t 0 . 4536 0 175.04 17 5.99 17b 89 17 5 . 9" l 53 I "5 . 52 0. 25- _ 1 7 ” . 0 5 178 . 30 179.21 178.19 O . b .5” 17° . 0 2 180.5' ’ 181.47 180.35 0.71 180.34 0.01375 180.96 182.82 183.72 1 82 50 n . s i5 9 i

...................... j1 82 . R” 1S5.03 185.90 1S 4 . bO 0. 90 1 S í . 25 0 . 3 ,

T A B L A No. 3

T . Fuiukaua, R.E. Me. Coskey and G.J. King, J. R e s . Nat1 . B u r . S t d ■ , 47, Oct., 1951

C A P U I L J A D r S C A I O R I 1 H \ S ( C p ) P A R A ! L D l l - t N I L 1 Tl.R L N ( J m o l ' ' K _ I )

T(K.) Cp(t).S. C.) / (J m o l K - 1 ) C-CD.S c.) a , C p (adi n b l ^ LL \ P I' R 1 M 1 N T 0 P 111

1 2 3 4 5

300 205 14 20 5 .62 26 6 .02 2 6 5 .87 2 66 18 2 65 88 0 24 268 42 0 943 0 5 2 08 .35 2 6 8 .73 209 . 66 2 6 9 .04 2 6 9 29 2 69 01 0 223 I 0 271 .42 271 .71 2 72 .57 2 7 2 .06 272 29 272 01 '0 .20 272 .71 0 25315 2 74 3 b 2 7 4 .50 2 75 .36 27 4 .96 2 75 17 274 88 0 183 2 0 2 77 .18 277 .31 2 78 .04 27 7 .73 277 52 277 55 0 15 2 7 7 .17 0 133 25 279 .89 279 .94 280 .01 2 8 0 .39 2 80 57 2 8 0 28 0 153 30 282 4 9 2 82 .48 2 8 3 09 282 .95 2 83 10 282 82 0 14 281 71 0 >3 35 284 99 284 .93 2 8 5 .47 285 .41 2 85 55 285 27 0 1 23 4 0 28 7 40 2 8 7 .29 2 8 7 .77 287 .77 287 90 287 62 0 11 2 86 25 0 4734 5 2 89 72 2 89 . 57 2 8 9 99 2 90 .05 290 16 2 89 89 0 103 5 0 291 96 291 .77 292 .13 2 9 2 .24 ?92 34 292 08 0 10 290 79 0 4135 5 29 4 1 2 2 9 3 .91 294 20 2 9 4 .36 294 45 29 4 20 0 0936 0 2 9 6 21 2 9 5 .97 2 96 .21 2 9 6 .40 29 6 49 2 9 6 25 0 08 2 9 5 35 0 M)36 3 2 9 8 23 2 9 7 .98 298 1 5 2 9 8 .38 298 45 2 9 8 23 0 083 7 0 3 0 0 19 299 .92 3 0 0 04 3 00 29 3 0 0 36 300. 16 0 08 2 9 9 90 0 083 75 30 2 08 301 .81 301 87 302 14 30 2 20 3 02 02 0 0 73 8 0 3 0 3 92 3 0 3 .65 3 03 65 3 0 3 32 3 0 3 99 3 0 3 70 0 1 1 3 04 39 0 22

T A B L A No. 1

. C . G m n m g s a n d G . T . F u r u k a w a , J. A m e r ■ C h e m . S o c . , 75 , 522 (1 9 5 3 ) .

5 0

En el p r e s e n t e t r a b a j o se i m p l e m e n t a la t é c n i c a p a r a d e

t e r m i n a r c a p a c i d a d e s c a l o r í f i c a s (Cp) p a r a m u e s t r a s s ó l i d a s y

l í q u i d a s p o r u n m é t o d o d i f e r e n c i a l ( D . S . C . ) c u m p l i é n d o s e a sí

el o b j e t i v o de e s t a s i n v e s t i g a c i o n e s .

En b a s e a l o s d o s m é t o d o s d e o p e r a c i ó n u t i l i z a d o s se

c o m p r o b ó q u e la m e j o r r e p r o d u c i b i l i d a d y la m a y o r p r e c i s i ó n

de l o s r e s u l t a d o s de c a p a c i d a d c a l o r í f i c a se o b t i e n e n c u a n d o

se a p l i c a el m é t o d o de o p e r a c i ó n II.

S u b s t a n c i a s S ó l i d a s . - Se d e t e r m i n a r o n c a p a c i d a d e s c a l o

r í f i c a s p a r a el á c i d o b e n z o i c o en u n i n t e r v a l o de t e m p e r a t u r a

e n t r e 3 0 0 y 3 8 0 K, v e r i f i c a n d o la c o n f i a b i 1 i d a d d el m é t o d o

D . S . C . al c o n ; a r a r e s t o s r e s u l t a d o s c o n o t r o s q u e f u e r o n d e t e r

m i n a d o s p o r c a l o r i m e t r í a a d i a b á t i c a , e n c o n t r a n d o u n a d e s v i a c i ó n

e s t á n d a r d e (o = 0 . 3 3 ) y u n p o r c e n t a j e d e e r r o r p r o m e d i o de

(“sE = 0 . 4 7 ) .

S u b s t a n c i a s L í q u i d a s . - Es i m p o r t a n t e h a c e r h i n c a p i é q u e

u t i l i z a n d o l a s c á p s u l a s P e r k i n E l m e r p a r a m u e s t r a s v o l á t i l e s

n o se t i e n e n r e s u l t a d o s s a t i s f a c t o r i o s d e c a p a c i d a d e s c a l o r í

f i c a s , d e b i d o a q u e e s t a s c á p s u l a s n o s e l l a n p e r f e c t a m e n t e y

c u a n d o se c a l i e n t a n se v a p o r i z a la s u b s t a n c i a p r o b l e m a ; f u g á n

d o s e é s t a p a r c i a l m e n t e y e n c o n s e c u e n c i a p r o d u c i e n d o u n a s e ñ a l

c a l o r i m é t r i c a i n c o r r e c t a . P o r lo q u e se d i s e ñ a r o n u n a s c á p s u

l a s q u e c u m p l e n c o n la m i s m a f u n c i ó n y q u e a la v e z n o p r e s e n t a

r o n d i c h c p r o b l e m a , de tal f o r m a q u e e x p e r i m e n t a n d o c o n e s t a s

ú l t i m a s c á p s u l a s se o b t i e n e n r e s u l t a d o s c o n m e j o r p r e c i s i ó n .

Id m u e s t r a q u e se u f i l i " ó c o m o s u b s t a n c i a v o l á t i l f u e el

d i f e n i l et c i > los r e s u l t a d o s o b t e n i d o s f u e r o n t i a t j d o s e s t a -

51

d í s t i c a m e n t e de m a n e r a a n á l o g a a la s u b s t a n c i a s ó l i d a , o b t e

n i e n d o f i n a l m e n t e : (a = 0 . 1 3 ) y ("sE = 0 . 3 5 ) .

5 2

1. ísalter K a u r m a n n , " T h e r m o d y n a m i c s a n d S t a t i c s " , P r i n c e t o n

U n i v e i s i t \ , M e n l o P a r k , C a l i f o r n i a , A u g u s t (1 96 7 ) .

2. Y u n I i a l i k o v , " P h y s i c o c h e m i c a l A n a l y s i s " , M i r . P u b l i s h e r s

M o s c o w ( 1 9 6 8 ) .

3. P a u l D. G a r n , " T h e r m o a n a l y t i c a l M e t h o d s I n v e s t i g a t i o n " ,

A c a d . P r e s s . A k r o n , O h i o ( 1 9 6 5 ) .

4. E. P e l l a a n d M. \ e b u l o n i , J. T h e r m a l A n a l y s i s , J, 229 ,

( 1 9 7 1 ) .

i. J I. Me. \ a u g h t o n a n d C . T . M o r t i m e r , " C a l o r i m e t r í a D i f e r e n

ci a l d e B a r r i d o " , U n i v . de K e e l e , i m p r e s o e n U . S . A . P e r k i n

E l m e r C o r p .

6. I n s t r u c t i o n s D . S . C . , P e i k i n E l m e r , M P L - 6 6 3 2 , i m p r e s o en

U . S . A .

7. M a n u a l I n s t r u c t i o n s " D i f f e r e n t i a l S c a n m n g C a l o r i m e t e r " ,

\or\valk, C o n n e c t i c u t , U . S . A . , P e r k i n E l m e r (1 9 6 6 ) .

8. N a t i o n a l B u r e a u S t a n d a r d , S p e c i a l P u b l i c a t i o n 2 6 0 , c a t á

l o g o (1 97 3 ) .

9. R o b e r t C. W e a s t a n d M e l v m J. A s t l e , H a n d b o o k o f C h e m i s t r y

a n d P h y s i c s , 6 0 t h e d i t i o n ( 7 9 / 8 0 ) , B12.

10. T h e r m a l A n a l y s i s \ e w s l e t t e r , No. 3, N o r w a l k C o n n . P e r k i n

1 l m e r C o r p .

11. M . J . O ' N e i l l , \ n a l . C h e m . , 38, 1 331 (1 9 6 6 ) , V o l . 10,

¡he P e r k m E l m e r C o r p . N o r w a l k C o n n .

B I B L I O G R A F I A

S 3

12. I n s t i u c t i o n s P e r k i n E l m e r 2 1 9 - 0 3 1 6 D . S . C . , de 1 96 8 , 1-5,

i m p r e s o e n U . S . A .

13. M . J . R i c h a r d s o n a n d P. B u r r i n g t o n , J. T h e r m a l A n a l y s i s ,

§ , 3 4 5 ( 1 9 7 4 ) .

14. D. A . D i t m a r s a n d T . B . D o u g l a s , J. R e s ■ N a t i ■ B u r . S t d . ,

S e c t . A, 2 5 (5), 401 ( 1 9 7 1 ) .

15. C . H . S h o m a t e a n d B . F . N a y l o r , J. Am. C h e m . S o c ., 6 Z, 72

(1 9 4 5 ) .

16. S . C . M r a w a n d D . F . N a a s , J. C h e m . T h e r m o d y n a m i c s , ¿i,

5 6 7 ( 1 9 7 9 ) .

17. F. F . F r e e b e r g a n d T . G . A l l e m a n , \ n a l . C h e m . , |8, 1 8 0 6 ,

(1 96 6) .

18. G . T . F u r u k a w a , R. E . M e. C o s k e y a n d G. J . K m g ,

•L- ^ es • N a ti . B u r . S t d . , 42, O c t . ( 1 9 5 1 ) .

19. D . C . G m n i n g s a n d G. T . F u r u k a w a , J. A m e r . C h e m . S o c . ,

7_5, 5 2 2 ( 1 9 5 3 ) .

5 4

A P E N D I C E I. P R O G R \ M \ DE C O M P U T A C I O N

55

D I A G R A M A D E B L O Q U E S D E L P R O G R A M A U T I L I Z A D O

L I S T A D O D E L P R O G R A M A

56

10

« cí?

isi?2025

30

40

4546 50 55

PPIHT “PROGRAMA PRPft CñLCULñ p r fiPRCíDRDES CALORIFICAS PüF ( D . S . C >"OT=:= "VALORES DE MASAS Y PE3 OS MOLECULHPES DE LAS SUBSTA NCIfiS IHVCLUCPñDñS”XHP'Jt W2.M2.fl3.M3 cpiNT "VALORES DE MRSfi '< PES ri MOLECULAR PE LAS SUBSTRNCI RS INVOLUCRADAS* ZRFIRO Y M UÉSTR8"PPIHT US ING 19 ¡ H2.M2.W3.M3 IMAGE 2X,30.3D.13X.4D.5D K=W2*M3>'<U3*M2>DIM C2<20)/C3(20>./(20>.KC50 > , W (50> . 7 1 C20> , Z 2 f . 2 0 ) - 2 3 C 2 0 J DTSP "DOME EL HUMERO DE JUEG O PRPfl CRDA BRRPIüO <L > Y L *3=N“OI‘íp “INTRODUCIR M IF N<2 TE RMIHREl PROGRAMA"DTSP "DAME EL NUMERO OE JUEGOS"INPUT HPPIHT “NUMERO DE JUEGOS”>N IF N<2 THEN 495 DISP "INTRODUCE EL ENTERO CO RPESPONDIENTE fi l.fi OPCION DE PESO DESERC'R"

fM DISP “1 PESO UNITRR10"65 DISP "0 PESO ESTRDISTICO"70 DISP "-1 PESO INSTRUMENTAL" 75 INPUT M 80 IF W<0 THEN 145 85 DISP N.H90 DISP “DATOS EXPERIMENTALES" 95 FOR J=1 TO 3 100 L=N'3 105 FOR. 1 = 1 TO L 110 INPUT X < I). Y !15120 TF 14 = 1 THEN 135 125 tf Y =0 THEN 460 130 W<I) = 1^Y135 NEXT I 140 GOTO 1S0 145 DISP L.L 150 FOR 1-1 TO L155 DISP "OPCION PESO 1NSTRUMENT

RL "160 INPUT X»YCI>.W165 IF H<I)=0 THEN IK I> = 1 l a = I)>175 NEXT I\m s=eí 35 S1=0 190 S2=0135 X2=0 290 y.í--i3 205 Y2*P

210 FOR 1-1 TO L_215 S=S+W 6 Sl=Sli-rt*l4íI>220 S 2 = S 2 + Y 225 X2=X2+X*Y<:I>*W230 Xl=Xl+X**<'I>*W235 Y2=Y2+Y*Y*H240 NEXT I245 REM CALCULA LOS PARAMETROS D

E REGRESION 250 D=S*Xl-Sl*Sl 255 fl=<Xl*S2-Sl*X2>/D 260 B=<S*X2-Sl*S2>/D 265 P=RBS<<S*X£-Sl*S2>/SQR<ABS<D *<'S*Y2-S2*S2>>;’>279 G=<Y2-R*S2-B*X2>'<N-2>

275 G=G^fN-2>280 IF G<0 THEN 305 285 Tl=S0R<G*Xl/D>298 T2=3GR<G*S/'D.>295 GOTO 310305 Tl=SQR(flBS(G*Xl/D;) 6 T2=SQR <RBS<G*S/'D>)310 IF W=-l THEN 465315 IF M-=0 THEN 475320 IF W=l THEN 485 \325 PPINT ”fi= ”,R . .TÜ330 PRINT. ” B = ” . B< "+/-?" , T2335 PRINT *G=VflRIfiHZfi”>G 340 PRINT "R=COEFICIENTE DE CORR ELRCION" / F:

344 PPINT "DATOS EXPERIMENTALES"345 PPINT "I“,“X<I)".'"Y“350 FOR I=l TO L355 PPINT I.XCI)>Y<Ií 360 NEXT I365 PRINT ’T CINICIRL DEL AJUSTE

>=300”370 INPUT T772 PPINT “DRTOS AJUSTADOS"375 PRINT " R+BÍTT “320 FOR I=l TO 17 STEP 1335 Z=A+B*T390 IF J=1 THEN 430395 IF J=3 THEN 405400 GOTO 415405 Z3<n'=Z410 GCiTO 435415 IF J=2 THEN 420420 Z2'I>=Z425 GOTO 435430 zi<n=2435 PRINT Z.T440 T=T+5445 NEXT I450 HEXT J455 GOTO 495460 DISP "ERROR TERMINAL PRUEBA DE DIVIDIR POR CERO"465 DISP "PESO INTRUMENTAL,W<I)= 1 / < G <1J* * 2 > “

47* COTO 315475 DISP ;'P£SC> £STÍ)01STIC0.W =

¡//'i:- 4 3 3 GOTO 3 204 S 5 O I S 0 "PESO U H J T h P IQ , (J»S I - 1 * 490 GOTO 325495 P P I H T " T'.IHICIRL DE SfiLIDrt

>=700"500 INPUT P505 FCP M=1 TO 17' ÍTEP 1 510 IF M 1 THEN 53Í»5t5 PPIHT ”--- ---------------- *-----52Cr PPTUI "TEMPEPfitÜPR", “CP MUES

TP'd"52:5 CPINT "--------------------------53A r ¿( *> = '.21 . 0*1 S3+ . 313342*P-545

014 * * í ' Í ) <*4. S86Ó 535 C 3 <:1 > í 23 í M > - Z 1 CM>>✓< Z2 > t i ) -Z

1' l: • >*K*C2< ro 540 PPIHT USING 545 ; P,C3(M>545 IITOGJ 4;< 3D, 16X, DDD DD 550 P = P+5 555 NEXT M 560 EHÜ

EJEMPLO DE LA OBTENC ION DE RESULTADOS APL ICANDO EL

PROGRAMA DE COMPUTACION .

58

S-'í-irpft.'iG r<*F« CñLC:. liík l h F'RCI'JííD £-• I'f-! ÜP!r i cas POR ■;D.S.C. Jv E M R ' 1' FS-SO -h Ou ECUL f * :

*.HÍ- S U S S T S H C i f t S I MVOL l í C R f i Oi?:- 2*n*-; MUE-i’.'Rh

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J S T t J =300

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: 0Í053136835 4 .65595394076E-2

B =! .93851385334E-2 1 3640S683646E-4.

G = Mf)R I iH.MZfi 1 004465056E-4

R-COEFICIENTE OE CGRF.'ELftC í OH .954265154067

DATOS EXPERIMENTfiLEST x c i;T v ■: i >, 306 i 306

- ye. 4 . 28 131? - 3 310

.4 4253 320 3 320■ ‘ : .J 4V5t34 330 4 33071:' 4.754

j 340' 5 340325 4 .

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OS TOS f! JUSTADOS!=!*& f í I -■ T

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CT,

A P E N D I C E I I . D E S C R I P C I O N D E I E Q U I P O

6 1

El c a l o r í m e t r o d i f e r e n c i a l de b a r r i d o ( D . S . C ) e s t a

c o n s t i t u i d o p o r t r e s m ó d u l o s . P r o g r a m a d o r , a n a l i z a d o r

y r e g i s t r a d o r c o m o se m u e s t r a en la f i g u r a 1.

E L P R O G R A M A D O R

E n la p a r t e d e r e c h a t i e n e u n c o n t a d o r d i g i t a l , e l

c u a l m u e s t r a l a t e m p e r a t u r a del c a l o r í m e t r o e n K. D e b a j o

de él e s t á u n a p e r i l l a c i r c u l a r c o n 2a c u a l s e p u e d e a j u s t a r

e n f o r m a m a n u a l c u a l q u i e r v a l o r de la t e m p e r a t u r a , d e s d e 2 7 3

h a s t a 7 73 K ( 0 - 5 0 0 ° C ) e n el c o n t a d o r .

U n a lu z naj’j&nja a la i z q u i e r d a del c o n t a d o r m d i c i c u a n d o

el c a l o r í m e t r o e s t á " b a j o c o n t r o l " , é s t o es c u a n d o la t e m p e r a

t u r a d e l o s p o r t a c á p s u l a s es i g u a l a la m o s t r a d a e n el i n d i c a

d o r .

L a v e l o c i d a d d e b a r r i d o (°C m i n !) se a j u s t a c o n u n

i n t e r r u p t o r , l o s n ú m e r o s 1, 2, 4, 8, 16, 32 y 64 c o r r e s p o n d e n_ i

a d i c h a s s e n s i b i l i d a d e s e n (meal s ). L a s s e n s i b i l i d a d e s

b a j a s (1, 2 y 4) se u t i l i z a n p a r a m e d i c i o n e s d e t r a n s i c i o n e s

d é b i l e s o p a r a c u a n d o se e m p l e a n m u y p e q u e ñ a s c a n t i d a d e s d e

m u é s tr a .

ti s'vitch a c c i o n a el p r o g r a m a y c o m i e n z a el b a r r i d o de

t e n p c i a L u í a a la v e l o c i d a d y s e n s i b i l i d a d s e l e c c i o n a d a s p or

el A p e r a d o i . t i p i o g r a m a p u e d e ir h a c i a a l t a s t e m p e r a t i u a s

o hit ja b a j a s t e m p e r a t u r a s , en la p o s i c i ó n " n e u t r a l " se p u e d e

c n u b l a r m a n u a l m e n t e la t e m p e r a t u r a .

1. D . S . C . - 1 B P E R K I N E L M E R

62

El c o n t r o l " p e n d i e n t e " se u t i l i z a p a r a c o m p e n s a i la d i

f e r e n c i a e n l a s p r o p i e d a d e s de d i s i p a c i ó n d e c a l o r e n t r e m u e s

t r a ff r e f e r e n c i a .

El c o n t r o l " c e r o " s e u t i l i z a p a r a c o l o c a r la p l u m a deJ

r e g í s t r a d o r e n cl n i v e l d e l a l í n e a b a s e d e s e a d a .

E L A N A L I Z A D O R

E n el p r i m e r p l a n o se e n c u e n t r a el c u b r e m u e s t r a s d e

a c e r o i n o x i d a b l e , q u e es u n a c u b i e r t a d e d o b l e p a r e d ; la

c u a l s e l l a el p o i t a c á p s u l a s y a s í es p o s i b l e q u e f l u y a u n g a s

e n su i n t e r i o r .

F x i s t e n d o s p o t e n c i ó m e t r o s d e p r e c i s i ó n p a r a la c a l i

b r a c i ó n de l a t e m p e r a t u r a , q u e son:

P r o m e d i o . - P e r m i t e c a l i b r a r la t e m p e r a t u r a d e l p r o g r a

m a c o n a y u d a d e l p u n t o d e f u s i ó n d e u n m a t e r i a l e s t á n d a r .

D i f e r e n c i a l . - C o m p e n s a l as p e q u e ñ a s d i f e r e n c i a s d e r e

s i s t e n c i a en l o s s e n s o r e s d e m u e s t r a y d e r e f e i c n c i a .

E x i s t e u n c o n t r o l d e d o s p o s i c i o n e s " c a l e n t a d o r " , el

c u a l p r o p o r c i o n a e n e r g í a b a j o el p o r t a c á p s u l a s p a r a p i e v e n i r

c o n d e n s a c i ó n d e v a p o r de a g u a c u a n d o se t r a b a j a a b a j a s t e m

p e r a t u r a s .

E L R E G I S T R \ D O R

La c a r t a d e l r e g i s t r a d o r t i e n e o n c e p u l g a d a s de a n c h o ,

i n c l u y e n d o n u e v e v m e d i a p u l g a d a s d e p l a n o ú t i l .

6 3

Se e n c u e n t r a n m o n t a d a s d o s p l u m a s s o b r e l a s u p e r f i c i e

de la c a r t a , u n a e s t á f i j a d e l l a d o d e r e c h o de la c a r t a y

r e c i b e u n a s e ñ a l d e m o v i m i e n t o d e s d e el p r o g r a m a d o r p a r a

c a d a g r a d o d e t e m p e r a t u r a b a r r i d o , e s t a p l u m a n o o p e r a a

m e n o s q u e el c a l o r í m e t r o se e n c u e n t r e " b a j o c o n t r o l " lo

q u e se t i e n e c u a n d o la l u z a n a r a n j a d a e s t á e n c e n d i d a .

La s e g u n d a p l u m a r e g i s t r a l a d i f e r e n c i a d e e n e r g í a a l i

m e n t a d a a c a d a u n o d e l o s p o r t a c á p s u l a s (de m u e s t r a y de

r e f e r e n c i a ) p a r a m a n t e n e r l o s a la m i s m a t e m p e r a t u r a , el

r e g i s t r a d o r o f r e c e t r e s v e l o c i d a d e s d e c a r t a ; l a s c u a l e s se

p u e d e n s e l e c c i o n a r p o r el m o v i m i e n t o d e d o s p a l a n q u i t a s c o

l o c a d a s e n la p a r t e i n f e r i o r i z q u i e r d a d e l r e g i s t r a d o r .

F U N C I O N A M I E N T O

A n t e s d e r e a l i z a r a l g u n a m e d i d a d e b e c a l i b r a r s e el

c a l o r í m e t r o , p a r a o b t e n e r r e s u l t a d o s c o n f i a b l e s d e las

e x p e r i m e n t o s ; a s í m i s m o d e b e e m p l e a r s e u n a t é c n i c a p a r a la

p r e p a r a c i ó n d e la m u e s t r a . F s t o s a s p e c t o s s o n c o n s i d e r a

d o s c o n d e t a l l e a c o n t i n u a c i ó n , e n p a r t i c u l a r p a r a a p l i

c a r l o s al c a l o r í m e t r o D . S . C . - 1 B P e r k i n E l m e r y la e l e c t r o -

b a l a n z a C a h n ; as í c o m o s u s i n s t r u m e n t o s a u x i l i a r e s .

C A L I B R A C I O N D E L D . S . C . - 1 B P E R K I N E L M E R

E n t o d o s l os c a s o s la m u e s t r a se c o l o c a r á s o b r e el

p o r t a c á p s u l a s del l a d o d e r e c h o y a q u e el r e g i s t r a d o r e s t á

c o n e c t a d o p a i a q u e u m a b s o r c i ó n de c a l o r p o r la m u e s t r a

p r o d u z c a u n a d e f l e x i ó n h a c i a cl l a d o d e r e c h o .

A N A L i : \DOR

65

C a l i b r a c i ó n d e l a p e n d i e n t e d e la l í n e a b a s e . - N o r m a l

m e n t e se a j u s t a e n el i n t e r v a l o d e t e m p e r a t u r a al c u a l se

u s a r á el c a l o r í m e t i o . L o s p a s o s a s e g u i r p a r a c a l i b r a r la

p e n d i e n t e se e n l i s t a n a c o n t i n u a c i ó n :

\ c t i v a r el r e g i s t r a d o r (s i n a l i m e n t a r p a p e l ) .

A l i m e n t a r el n i t r ó g e n o al s i s t e m a y c a l i b r a r el f l u j o

d e l m i s m o .

Q u i t a r el c u b r e m u e s t r a s .

C o l o c a r u n a c á p s u l a v a c í a d e n t r o de c a d a p o r t a c á p s u l a s

( l a s c á p s u l a s d e b e n t e n e r a p r o x i m a d a m e n t e el m i s m o p e s o ) .

C e r r a r el c a l o r í m e t r o .

P e r m i t i r q u e se e s t a b i l i c e el f l u j o d e n i t r ó g e n o a n t e

r i o r m e n t e c a l i b r a d o .

C o l o c a i s e n s i b i l i d a d y v e l o c i d a d d e b a r r i d o m e d i o s p o r- 1 “ 1 e j e m p l o : 8 m c a l s y 1 0 ° C m i n r e s p e c t i v a m e n t e .

C o l o c a r la p l u m a d e l r e g i s t r a d o r a la m i t a d de la c a i t a ,

c o n el c o n t i o l " c e r o " .

E l e g i r u n a p e n d i e n t e i n i c i a l a r b i t r a r i a .

A l i m e n t a r ]a m í n i m a c a n t i d a d p o s i b l e d e p a p e ] al r e g i s

t r a d o r ( Ü . 6 3 5 c m m i n ').

R e a l i z a r el b a r r i d o e n el i n t e r v a l o d e t e m p e r a t u r a q u e

n o s i n t e r e s a t i a b ' i a r .

S e o b s e r v a Id l í n e a b a s e o b t e n i d a , cn c iso d e q u e t e n g a

u n a p e n d i e n t e s i m i l a r a la f i g u r a 2- A; se g i r a el b o t ó n

" p e n d i e n t e " m e d i a v u e l t a en el s e n t i d o d e l a s m a n e c i l l a s de 1

C \ L I B R A C I C ) N D E L A P E N D I E N T E

F I G U R A N o 2

6 7

r e l o j . Si l a l í n e a b a s e t i e n e u n a p e n d i e n t e i g u a l a la f i g u r a

2 - C , e n t o n c e s d i c h o b o t ó n d e b e g i r a r s e t a m b i é n m e d i a v u e l t a ;

p e r o e n s e n t i d o c o n t r a r i o al de las m a n e c i l l a s d e l r e l o j .

El c o n t r o l t i e n e u n a p o s i c i ó n c o r r e c t a c u a n d o se o b s e r v e

u n a l í n e a b a s e s i m i l a r a l a m o s t r a d a e n la f i g u r a 2-B.

C a l i b r a c i ó n d e la t e m p e r a t u r a d i f e r e n c i a l . - P a s o s p a r a

c a l i b r a c i ó n :

C o l o c a r u n a m u e s t r a de u n e s t á n d a r c o n u n p e s o c o n o c i d o

(W^ ) e n el p o r t a c á p s u l a s de r e f e r e n c i a , m i e n t r a s q u e e n el

p o i t a c á p s u l a s d e m u e s t i a se c o l o c a u n a m u e s t r a d e l m i s m o

e s t á n d a r , s ó l o q u e c o n u n p e s o m a y o r 0 ^ ) es d e c i r ; (W£ > W ^ ) .

A j u s t a r l as c o n d i c i o n e s de o p e r a c i ó n ( s e n s i b i l i d a d = 4 m c a l

s v e l o c i d a d d e b a r r i d o = 1 0 ° C m i n '; v e l o c i d a d de p a p e l =

= 0 . 6 3 5 c m m m p l u m a a l a m i t a d d e la c a r t a ) .

C o l o c a r la t e m p e r a t u r a d e l c a l o r í m e t r o 20 K a b a j o d e la

t e m p e r a t u r a d e f u s i ó n d e l e s t á n d a r .

R e a l i z a r el b a r r i d o .

D e b e o b t e n e r s e u n a s o l a c u r v a d e f u s i ó n s i m i l a r a la q u e

se m u e s t r a en la f i g u r a 3- B , é s t o es p o r q u e el r e g i s t r a d o r

e s t á c o n e c t a d o e n tal f o r m a q u e d e s c r i b e u n a c u r v a h a c i a el

l a d o d e l p o r t a c á p s u l a s q u e r e q u i e r a m a y o r c a n t i d a d de e n e r g í a

p a r a q u e se m a n t e n g a u n e q u i l i b r i o t é r m i c o c o n el o t r o .

E n el c a s o dt o b t e n e r frjjg de u n " p i c o " , f i g u r a 3 - A , 111

d í c a r á q u e e x i s t e u n d e s e q u i l i b r i o t é r m i c o e n t r e a m b o s p o r t a -

c á p s u l a s , é s t o q u i e r e d e c i r q u e el p o r t a c á p s u l a s d e l l a d o

68

C A L I B R A C I O N D E L A T E M P E R A T U R A D I F E R E N C I A L

Ill<\ \ 'o . 3

69

d e r e c h o q u e c o n t i e n e la m u e s t r a t i e n e u n r e t r a s o de " n " g r a d o s

r o a r e s p e c t o al d e l l a d o i z q u i e r d o o de r e f e r e n c i a , u n g i r o

c o m p l e t o d e l b o t ó n d e c a l i b r a c i ó n d e la t e m p e r a t u r a d i f e r e n

c i a l en el s e n t i d o d e l a s m a n e c i l l a s d e l r e l o j a b a t i r á e n d i e z

g r a d o s la d i f e r e n c i a d e t e m p e r a t u r a s e n t r e l o s t e r m o g r a m a s ,

a c e r c a n d o l o s " p i c o s " . E n el o t r o c a s o m o s t r a d o en la f i g u r a

3- C , el g i r o d e l b o t ó n d e c o n t r o l d e t e m p e r a t u r a d i f e r e n c i a l

d e b e h a c e r s e en s e n t i d o o p u e s t o al d e l a s m a n e c i l l a s d e l r e l o j

y c o n e l l o l o g r a r u n a c e r c a m i e n t o d e l o s " p i c o s " r e s p e c t i v o s .

C a l i b r a c i ó n d e la t e m p e r a t u r a p r o m e d i o . - L o s p a s o s q u e

d e b e n s e g u i r s e p a r a c a l i b r a r l a t e m p e r a t u r a p r o m e d i o s o n l o s

s i g u j e n t e s .

C o l o c a r e n el p o r t a c á p s u l a s d e r e f e r e n c i a u n a c á p s u l a

l a c i a y s e l l a d a , m i e n t r a s q u e en el p o r t a c á p s u l a s de m u e s t r a

se d e b e n c o l o c a r e n t r e 0 . 8 y 1.2 m i l i g r a m o s d e u n m a t e r i a l

e s t á n d a r c o n t e m p e r a t u r a d e f u s i ó n c o n o c i d a ( T ^ ) .

S e l e c c i o n a r l a s c o n d i c i o n e s de t r a b a j o ( s e n s i b i l i d a d =

= 4 m c a l s ^ ; v e l o c i d a d d e b a r r i d o = 1 0 ° C m i n ^ ; v e l o c i d a d

de p a p e l = 0 . 6 3 5 c m m i n ; l a p e n d i e n t e y la t e m p e r a t u r a d i

f e r e n c i a l p r e v i a m e n t e c a l i b r a d a s ) .

C o m e n z a r el b a r r i d o 20 g r a d o s a b a j o d e T°.

Se o b t e n d r á u n a t e m p e r a t u r a d e f u s i ó n T^..

La t e m p e r a t u r a p r o m e d i o e s t a r á c a l i b r a d a c u a n d o se i g u a

l e n 1 ° c o n Tj.

7 0

C A L I B R A C I O N D E L A T E M P E R A T U R A P R O M E D I O

F I G U R A No. 4

71

Si l a t e m p e r a t u r a o b t e n i d a en l a f u s i ó n d e l e s t á n d a r

(T^) r e g i s t r a d a p o r el i n d i c a d o r de t e m p e r a t u r a se e n c u e n

t r a e n u n v a l o r i n f e r i o r q u e l a v e r d a d e r a (T^) el b o t ó n d e

l a t e m p e r a t u r a p r o m e d i o d e b e g i r a r s e e n el s e n t i d o de l a s

m a n e c i l l a s d e l r e l o j , si p o r el c o n t r a r i o (T^) t i e n e u n

v a l o r s u p e r i o r al d e ( 1^) , el b o t ó n d e la t e m p e r a t u r a p r o

m e d i o d e b e r á g i r a r s e e n s e n t i d o o p u e s t o al d e las m a n e c i l l a s

d e l r e l o j .

U n g i r o c o m p l e t o d e l b o t ó n de t e m p e r a t u r a p r o m e d i o

a b a t i r á e n c i n c o g r a d o s la t e m p e r a t u r a d e f u s i ó n i n d i c a d a ,

s e g ú n s e a el s e n t i d o d e l g i r o .

2. L I M P I E Z A D E L P O R T A C A P S U L A S

P a r a o b t e n e r c u r v a s D . S . C . r e p r o d u c i b l e s y e n c o n s e

c u e n c i a c o n f i a b l e s , e s n e c e s a r i o l i m p i a r p e r i ó d i c a m e n t e

e l p o r t a c á p s u l a s ; s o b r e t o d o c u a n d o se e s t u d i a n s u b s t a n c i a s

q u e se d e s c o m p o n e n f á c i l m e n t e .

La l i m p i e z a s e r e a l i z a d e la s i g u i e n t e m a n e r a :

a . - S e q u i t a n l o s e m p a q u e s d e l p o r t a c á p s u l a s .

b . - E n u n v a s o d e p r e c i p i t a d o d e 4 5 0 c . c . s e i n t r o d u c e el

p o r t a c á p s u l a s y se c u b r e c o m p l e t a m e n t e c o n a l c o h o l

e t í l i c o , p o s t e r i o r m e n t e se c a l i e n t a h a s t a e b u l l i c i ó n

p o r e s p a c i o de a l r e d e d o r d e 15 m i n u t o s .

c.- Se e n j u a g a c o n a g u a d e s t i l a d a y se i n t r o d u c e e n la

e s t u f a a 9 0 ° C , h a s t a q u e s e q u e c o m p l e t a m e n t e .

7 2

d .- Se e n f r í a y se c o l o c a n los e m p a q u e s p r e v i a m e n t e l a v a d o s

c o n a l c o h o l e t í l i c o f r í o .

L a s c á p s u l a s q u e se v a n a u t i l i z a r p a r a el a n á l i s i s

p u e d e n e s t a r s u c i a s u o x i d a d a s , c a u s a n d o d i s t o r s i ó n e n la

s e ñ a l c a l o r i m é t r i c a , p o r lo q u e se r e c o m i e n d a e n j u a g a r l a s

c u i d a d o s a m e n t e c o n a l c o h o l e t í l i c o y s e c a r l a s a n t e s d e u s a r

l as en el c a l o r í m e t r o .

3. E L E C T R O B A L A N Z A C A H N

O P E R A C I O N *

C o l o c a r el b o t ó n m a r c a d o c o n el n ú m e r o 7 e n la p o s i c i ó n

" o n " > d e j a r l o d i e z m i n u t o s a p r o x i m a d a m e n t e , c o n el f i n d e q u e

se c a l i e n t e l a e l e c t r o b a l a n z a , (Ve r l a f i g u r a No. 5).

C o l o c a r e n la p o s i c i ó n de trabaj'o el b o t ó n 2 ( r a n g o s w i t c h )

u s a r el p l a t i l l o e n l a p o s i c i ó n " A ” p a r a v a l o r e s f i j a d o s e n la

e s c a l a " A ” d e l b o t ó n 2, o en l a p o s i c i ó n " B " p a r a v a l o r e s d e la

e s c a l a " B " , m i e n t r a s q u e l a s p e s a s s e c o l o c a n e n el p l a t i l l o

de la p o s i c i ó n "C" .

P A S O S P A R \ R E A L I Z A R U N A P E S A D A

E T A P A P L V T I I L O B O T O N N o . 7 O P E R A C I O NB a l a n c e a r la b a r r a co n :

C E R O v A C I O Z E R O B o t ó n " b a l a n c e " (8)y p o n e r e n p o s i c i ó n c e r o el N'ull M e t e r c o n " Z E R O " (Sj

* M a n u a l I n s t r u c t i o n e s , " C a h n G r a m E l e c t r o b a l a n c e " , i m p r e s o en U . S . \ .

7 3

C A L I B R A C I O N

P E S A D A

P E S O D E C A L Í B R A T EC A L .

M U E S T R A R E A D

B o t ó n (8) y l l e v a r a c e r o el N u i l M e t e r c o n " C a l í b r a t e " (6).

B o t ó n (8) y l l e v a r a c e r o el N u i l M e t e r c o n el d i a l de p e s o(4J.

DETERMINACION DE CAPACIDADES CALORIFICAS POR …

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