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Determinación del coeficiente de difusividad térmica en una muestra líquida absorbente por medio del estudio interferométrico del efecto de lente térmica

Abstract:

Este trabajo utilizó la interferometría basada en el efecto de lente térmica, para medir la constante de difusividad térmica de una solución líquida absorbente. La medida de la difusividad térmica es de interés, porque permite conocer la rapidez con la que el calor se disipa a través de un medio. Esto es útil ya que permite estudiar diferentes soluciones líquidas y muestras sólidas, con el fin de elaborar instrumentos de un alto grado de refrigeración ya relativamente bajo costo. Particularmente, este trabajo de investigación utilizó un interferómetro de Sagnac y una solución de tartrazina con agua a 0.3 M (molar) para medir el coeficiente de difusividad térmica. El montaje experimental consistió en un interferómetro de Sagnac adaptado a dos haces, uno de prueba y otro de calentamiento o bombeo. Los brazos del interferómetro fueron usados como caminos ópticos para obtener patrones de interferencia. Una solución líquida de tartrazina con agua fue colocada en unos de los brazos del interferómetro. La incidencia del haz de bombeo sobre la solución generó el efecto de lente térmica, lo que causó un desplazamiento de fase en los patrones de interferencia originales. Al aplicar la transformada de Fourier sobre los patrones deformados se obtuvo un mapa de fases fototérmico bidimensional, el cual permitió entender el cambio de fase fototérmica en dos direcciones, axial y radial. La relación entre la ecuación de calor no homogénea y el mapa de fases fototérmico permitió determinar la difusividad térmica de la solución mixta de tartrazina.