Mano Hidraulica

OBJETIVOS: Se busca caracterizar la difusión de una sal en un solvente dado, cuantificando la distribución espacial y temporal del perfil de concentración a media que la sal difunde. Esto permitirá además obtener el coeficiente de difusión del soluto en el solvente utilizado.



Metodología

Se describe brevemente la metodología a emplear. Los detalles de cómo realizar las mediciones sedescriben en la siguiente sección.

Una determinada cantidad de cristales de la sal se colocan en el fondo de una cubeta óptica de absorción. Luego, se llena la cubeta con agua y a partir de ese momento comienza la difusión.
A medida que la sal difunde, los cambios de concentración se detectan de manera fotométrica, midiendo los cambios de transmisión óptica de la luz de un láser de helio-neónque incide sobre la muestra. Los cambios de transmitancia se miden en forma relativa empleando un fotodetector ubicado detrás de la muestra. La posición del fotodetector no debe estar muy alejada de la cubeta debido a que el proceso de difusión genera un gradiente de índice de refracción en el líquido, que puede alterar levemente la trayectoria del láser.
El punto de incidencia del haz del láser enla cubeta puede modificarse y medirse utilizando un tornillo micrométrico graduado que desplaza verticalmente la cubeta. De esta forma, a un tiempo dado se puede medir la transmitancia del haz de luz en función de la posición del haz incidente. Esto permite obtener la distribución espacial de concentración de la sal a dicho tiempo. Si repiten las mediciones a distintos tiempos, se obtiene elperfil de distribución de concentración completo: espacial y temporal.


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IMPORTANTE: La práctica lleva 5 horas y por lo tanto es necesario empezar las mediciones LO ANTES POSIBLE



Procedimiento

Se estudiará la difusión de sulfato de cobre de cobre en agua, si bien pueden utilizarse otros solutos y/o solventes. La principal restricción para el uso de otras sales es que absorban luz de lalongitud de onda del láser disponible (632.8nm).

Se sigue el siguiente procedimiento:

1) Se enciende le láser de helio-neón y se conecta la salida de tensión del fotodetector a un tester. Verificar que el voltaje medido cuando el láser incide directamente sobre el fotodector (o sea, sin pasar por la muestra) sea menor a 9 volts; de lo contrario el detector estará saturado.

2) En el fondo de unacubeta de absorción de 1 cm x 1 cm se depositan unos 2 mm de cristales de sulfato de cobre empleando una espátula, con cuidado de no dejar cristales adheridos en las paredes internas de la cubeta. La celda debe estar completamente seca.

3) A continuación, se coloca encima de los cristales una lámina delgada de telgopor, o cualquier otro material que pueda flotar, con forma de disco de unos 8 mm dediámetro. Sobre el centro de dicha lámina se volcará lentamente el solvente empleando una pipeta Pasteur. El objetivo de este procedimiento y del uso de la lámina es minimizar la turbulencia que se genera al agregar el solvente, y evitar así el mezclado y la destrucción del perfil difusivo.
Se completa el agregado de solvente lentamente hasta llenar la cubeta (aunque no del todo), observándoseahora que la lámina de teflon “flota” en la superficie de la cubeta.

Debido a que el proceso de difusión es muy lento, y toma varias horas alcanzar un medio totalmente homogéneo, se puede utilizar un reloj para medir tiempos.

4) Se coloca la cubeta en el camino óptico del láser, de forma tal que el haz incida lo más cerca posible de donde se encuentran los cristales, pero verificando que éstos noobstruyan el haz de luz. En dicha posición, el tornillo micrométrico debe encontrarse cerca de su extremo superior, como para permitir el desplazamiento de la cubeta hacia abajo (con lo cual se examinan porciones de la solución más alejadas del sólido).

Se registra el tiempo to e inmediatamente se toman medidas de la lectura del fotodetector en función de la posición de la cubeta, para lo cual...