Estudio de los fenómenos de transporte termo-hidrodinámicos de no equilibrio en mezclas líquidas

Resumen

En esta tesis doctoral se ha llevado a cabo un estudio experimental sobre las propiedades de trasporte en mezclas líquidas. SE ha determinado el coeficiente de difusión molecular, coeficiente de termodifusión y coeficiente Soret en diferentes sistemas. El coeficiente de difusión molecular ha sido medido por medio determinado utilizando la técnica termogravitacional. El coeficiente Soret, por otra parte, se ha calculado utilizando los datos obtenidos mediante las dos técnicas anteriores. De este modo, se han estudiado varias mezclas binarias, concretamente mezclas de hidrocarburos, mezclas acuosas y mezclas de polímeros. En el caso de las mezclas compuestas de hidrocarburos, se han analizado tres series equimolares y equimasicas de alcanos normales (49 mezclas binarias), de las cuales se han determinado los coeficientes de termodifusión, difusión molecular y Soret a 25ºC. El análisis de los datos obtenidos ha permitido desarrollar tres correlaciones para la predicción de las propiedades de transporte en las mezclas binarias de estos compuestos. Por un lado, se ha desarrollado una correlación cuantitativa para el coeficiente de termodifusión, la cual permite la determinación de este coeficiente a cualquier concentración. También se ha desarrollado otra correlación cuantitativa la cual permite hacer lo propio para la determinación del coeficiente de difusión molecular en estas mezclas a partir de los datos de la diferencia de masa molecular y viscosidad dinámica. Por su parte, los resultados experimentales obtenidos para el coeficiente Soret en mezclas binarias de alcanos normales han permitido desarrollar otra correlación cuantitativa para la determinación de este coeficiente. En el caso de las mezclas acuosas, se han realizado mediciones de las propiedades de transporte en la mezcla de agua-isopropanol en todo el rango de concentración a 25ºC. El análisis experimental de esta mezcla, también ha sido realizado por otros laboratorios (Service de Chimie physique E.P. y Microgravity Resesarch Ceter, ambos de la universidad Libre de Bruselas y Department of Physics de la universidad de Bayreuth), tanto en condiciones terrestres como de microgravedad. Los resultados obtenidos en este trabajo de colaboración internacional, pueden considerarse como una referencia solida, fundamentalmente para el caso de las mezclas que presentan un cambio de signo del coeficiente Soret a lo largo del rango de concentración. En las mezclas de polímeros, se ha analizado el sistema binario agua-poliacrilamida utilizando tanto la técnica de los Tubos Simétricos Deslizantes como la técnica gravimétrica, en colaboración con el laboratorio FAST de la universidad Pierre et Marie Curie. El análisis conjunto mediante estas dos técnicas ha permitido la determinación del coeficiente de difusión molecular a lo largo del rango de concentración en los tres regímenes que presenta esta mezcla: diluido y concentrado. Adicionalmente, se han realizado medidas del coeficiente de termodifusión en mezclas ternarias de hidrocarburos. Se han estudiado dos mezclas ternarias (Tetrahidronaftalina-Isobutilbenceno-nDodecano y Tolueno-nHexano-nDodecano) a diferentes concentraciones y una temperatura de 25 ºC. Los resultados obtenidos han permitido analizar y comprobar el grado de fiabilidad de la correlación desarrollada en un trabajo anterior, la cual permite la predicción del coeficiente de termodifusión en mezclas ternarias a partir de los datos de las correspondientes mezclas binarias.