Introducción
Al calentar líquidos en una termobalanza, la presión de vapor del líquido también aumenta al aumentar la velocidad de calentamiento. La velocidad de evaporación -la velocidad a la que el líquido pasa a la fase gaseosa- aumenta al aumentar la temperatura. La tasa de pérdida de masa, que permite el seguimiento de la evaporación en una termobalanza, aumenta en la misma medida. La termobalanza puede funcionar a presión normal con un flujo de gas de purga que expulsa los gases de formación de la cámara de muestras.
Un líquido hierve cuando la presión de vapor del líquido corresponde a la presión ambiente. A presión normal (1013 mbar), el agua hierve a 100°C, ya que la presión de vapor también asciende a 1013 mbar. Si cambia la presión ambiente, también cambiará la temperatura de ebullición. La figura 1 presenta esta correlación para el agua en el intervalo de temperaturas comprendido entre la temperatura ambiente y 110°C [1].
Como puede verse claramente en la figura 1, el agua hierve ya a 50 °C si la presión ambiente de 1013 mbar se reduce a 123 mbar. Esta correlación se utiliza en aplicaciones como el secado al vacío, en el que el material que se va a secar se expone a una presión inferior a la ambiente y los líquidos (normalmente agua) pueden evaporarse suavemente a bajas temperaturas. Esta técnica se utiliza especialmente en el sector alimentario.
También existe una correlación similar a la descrita para la reducción del punto de ebullición de los líquidos -aunque de forma ligeramente más débil- para la sublimación y Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición de los sólidos.
Condiciones de medición
| Muestra | SEBS | SEBS |
|---|---|---|
| Peso | 8.635 mg | 10.130 mg |
| Crisol | Al2O3 | Al2O3 |
| Atmósfera | Nitrógeno | Vacío |
| Caudal de gas | 40 ml/min | 0 ml/min |
| Velocidad de calentamiento | 5 K/min | 5 K/min |
Investigaciones termogravimétricas a presión reducida
Al igual que ocurre con el proceso de ebullición, otras reacciones en las que se liberan sustancias gaseosas también dependen de forma similar de la presión ambiente. Los intervalos de temperatura de las Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. reacciones de descomposición también se desplazan hacia valores más bajos con la disminución de la presión ambiente. Este desplazamiento de la temperatura varía en función del proceso o de la sustancia. A su vez, esto significa que la aplicación de una atmósfera de presión negativa puede influir en mayor o menor medida en la liberación de productos de Reacción de descomposiciónUna reacción de descomposición es una reacción inducida térmicamente de un compuesto químico que forma productos sólidos y/o gaseosos. descomposición gaseosos para diferentes reacciones. Este procedimiento puede ser especialmente beneficioso si los procesos de degradación térmica se solapan; es decir, si se producen en una proximidad temporal muy cercana entre sí. La reducción de la presión ambiente puede entonces efectuar una separación mejorada de los eventos solapados.
La figura 2 muestra la comparación de dos mediciones en un elastómero termoplástico. Las líneas continuas representan el cambio de masa relativo en función de la temperatura. La curva verde representa los resultados de la medición a presión normal con un caudal de gas de purga de 40 ml/min en nitrógeno. Se observan dos escalones de pérdida de masa, que se solapan incluso con una velocidad de calentamiento baja de 5 K/min. La cuantificación de los pasos es difícil en este caso. Si esta investigación se lleva a cabo en vacío -con la misma velocidad de calentamiento de 5 K/min (curva azul)- todas las temperaturas de liberación se desplazan a valores más bajos que en la medición a presión normal. El final de la reacción se alcanza a 480°C bajo presión normal, pero en el vacío, la reacción ya ha terminado a 440°C. Las curvas punteadas (DTG) muestran la primera derivada para cada uno de los cambios relativos de masa (TG). Los resultados DTG indican la velocidad de pérdida de masa y, por tanto, son una medida de la velocidad de reacción. Las temperaturas de las tasas máximas de pérdida de masa (DTG máximas) confirman que ambas reacciones parciales se desplazan a temperaturas más bajas cuando se producen en el vacío. Sin embargo, dado que la primera reacción parcial (348°C a 212°C) se desplaza a temperaturas considerablemente más bajas que la segunda (427°C a 407°C), las dos reacciones parciales se separan mejor. De este modo, la cuantificación de las dos etapas de pérdida de masa se facilita considerablemente.
