Aproximación conceptual al análisis térmico y sus principales aplicaciones

Abstract

Esta disertación académica presenta al lector los fundamentos termodinámicos y una descripción general de las técnicas calorimetría diferencial de barrido (DSC), análisis térmico diferencial (DTA) y análisis termogravimétrico (TGA), de amplio uso en ciencia y tecnología de materiales para efectos de caracterización de precursores, seguimiento y control de procesos, ajuste de condiciones de operación, tratamientos térmicos y verificación de parámetros de calidad. El texto recopila una aproximación clásica sobre fuentes, propagación y medición del flujo de calor, ilustra conceptos sobre el efecto de la energía térmica en los sistemas termodinámicos y presenta diferentes configuraciones de análisis térmico. En la primera parte se encuentra un desarrollo conceptual sobre los fundamentos de la termodinámica clásica, con lo cual se describen nociones básicas como sistema termodinámico y composición química, propiedades, calor y trabajo, temperatura y leyes de la termodinámica. En la segunda parte, se hace una aproximación al equilibrio termodinámico, el significado del potencial químico y al equilibrio de fases, en atención a que el análisis térmico es una metodología muy útil para evaluar la estabilidad y transformación de los sistemas. En la tercera parte, se presentan los tópicos más importantes del análisis térmico, modalidades técnicas y algunas aplicaciones en el campo de la física y de la química.

Abstract. This academic dissertation introduces reader to the thermodynamic fundamentals and an overview of the techniques of differential scanning calorimetry (DSC), differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetric analysis (TGA), widely used in science and technology of materials for purposes of characterizing precursors, monitoring and process control, adjustment of operating conditions, heat treatments and verification of quality parameters. The manuscript collects a classic approximation on sources, propagating and measuring heat flow, concepts that illustrates the effect of thermal energy and thermodynamic systems; futhermore, it presents some technical variants that form thermal analysis methods. The first part is a conceptual development on the foundations of classical thermodynamics, which basics as thermodynamic system and chemical composition, properties, work and heat, temperature, laws of thermodynamics are described. In the second part, an approach to thermodynamic equilibrium, the significance of the chemical potential and phase equilibrium, considering that the thermal analysis is a useful tool for evaluating the stability and transformation of systems methodology is made. In the third part, the most important topics of thermal analysis, technical procedures and some applications in the field of physics and chemistry are presented.