Cinvestav Querétaro

Cinética de materiales

Objetivo: Se tocarán los principales conceptos y aplicaciones prácticas de la Termodinámica y Cinética en la Ciencia de Materiales. Se mostrarán y entenderán los factores que afectan la velocidad de una reacción química, así como se desarrollará la habilidad para expresar ecuaciones de la velocidad de reacción química determinando parámetros tales como energía de activación a partir de datos experimentales.

 

 1.0 Termodinámica (breve descripción de conceptos)

 1.1 Entalpía (H), Entropía (S) y Energía libre de Gibbs (G)

 1.2 Cantidades molares

 1.3 Estado estándar

 1.4 Campos y Gradientes; Flujo

 1.5 El cociente de reacción, Q, y la constante de equilibrio, K

 1.6 La dependencia de la temperatura de K

 1.7 Termodinámica de las transformaciones de fase.

 1.8 La ley del gas ideal

 1.9 Ley de Gibbs. grados de libertad de acuerdo al número de fases presentes

 1.10 Diagramas de Fases Binario

 1.11 Determinación experimental de un diagrama de fases

 1.12 Sistemas de un solo componente

 1.13 Diagramas binarios Presión-Composición ó Temperatura-Composición                                      para líquidos.

            1.14 Tipos de reacciones presentes

            1.15 Diagramas de Fases Ternarios

            1.16 Para sistemas que contienen dos fases.

            1.17 Para sistemas que contienen tres fases

2.0 Nucleación y crecimiento: Reacciones en estado sólido

2.1 Radio crítico

2.2 Sub-enfriamiento

2.3 Nucleación Homogénea y Heterogénea

2.4 Crecimiento

2.5 Superficie e interface

2.6 Nucleación y Crecimiento Combinado

    3.0 Cinética de Reacciones Homogéneas

            3.1 Definición de velocidad de reacción –Ecuación de velocidad de reacción

            3.2 Termino de dependencia de concentración de una ecuación de velocidad.

            3.3 Reacciones elementales y no-elementares

3.4 Relación de Avrami

 

            3.5 Reacción de cero orden, primer orden y segundo orden

    4.0 Velocidad de transformación – curva Sigmoidal

            4.1 Efecto de la Temperatura – ecuación de Arrhenius

            4.2 Ejemplo en el proceso de recristalización de cobre

            4.3 Ejemplo en la cristalización de polipropileno

           4.4 Ejemplo del efecto de la temperatura y tiempo de envejecimiento sobre la resistencia de aleaciones no ferrosas

    5.0   Difusión en sólidos

5.1 Movimientos atómicos microscópicos: mecanismos de difusión

            5.2 Primera Ley de Fick

            5.3 Coeficiente de difusión

            5.4 Segunda Ley de Fick

            5.5 Aplicaciones de la segunda ley de Fick en procesos

Referencias:

R1. Melvin Avrami, Kinetics of Phase Change. I-General Theory Journal of Chemical Physics, Vol. 7, December (1939).

R2. Melvin Avrami, Kinetics of Phase Change. I-Transformation-Time Relations for Random Distribution of Nuclei, Journal of Chemical Physics, Vol. 8, December (1940).

R3. Daniels F and Alberty R.A., Physical Chemistry, John Wiley & Sons, Inc., Fourth Edition (1975).

R4. Materials Kinetics Fundamentals-Principles, processes and applications. 1st Edition, Ryan O’Hayre, Wiley and Sons (2015).

R5. Kinetics of Materials by Robert W. Balluffi, Samuel M. Allen, Wiley & Sons (2005).

R6. Kinetics in Materials Science and Engineering 1st Edition, Dennis W. Readey , CRC Press (2017).

R7. Thermodynamics and Kinetics in Materials Science: A Short Course, Boris S. Bokstein, Mikhail I. Mendelev, David J. Srolovitz , OUP Oxford (2005).

Certificación ISO 9001/2015 Laboratorios Nacionales