Titulo:
Cálculo del coeficiente de difusión en líquidos por interferometría holográfica de doble exposición: estudio teórico
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Sumario:
En este trabajo se realiza un estudio teórico de la medición del coeficiente de difusión (CD) en sustancias líquidas con interferometría holográfica de doble exposición (IHDE). La difusión ha sido definida, a lo largo de la historia, como el fenómeno en que la materia se traslada en un sistema, desde regiones con concentraciones altas hasta aquellas regiones en las que la concentración es menor, consecuencia de los movimientos aleatorios de sus moléculas. La difusión procede gradualmente en la mezcla de las sustancias finalizando justo cuando las concentraciones se igualan; en el caso de sustancias en fase líquida, la difusión de un soluto en un solvente. Para el estudio de este proceso se han utilizado múltiples técnicas dentro de las que... Ver más
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1794-1237
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20
2023-12-19
4006 pp. 1
12
Revista EIA - 2023
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.
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Cálculo del coeficiente de difusión en líquidos por interferometría holográfica de doble exposición: estudio teórico Calculation of the diffusion coefficient in liquids by double exposure holographic interferometry: a theoretical study. En este trabajo se realiza un estudio teórico de la medición del coeficiente de difusión (CD) en sustancias líquidas con interferometría holográfica de doble exposición (IHDE). La difusión ha sido definida, a lo largo de la historia, como el fenómeno en que la materia se traslada en un sistema, desde regiones con concentraciones altas hasta aquellas regiones en las que la concentración es menor, consecuencia de los movimientos aleatorios de sus moléculas. La difusión procede gradualmente en la mezcla de las sustancias finalizando justo cuando las concentraciones se igualan; en el caso de sustancias en fase líquida, la difusión de un soluto en un solvente. Para el estudio de este proceso se han utilizado múltiples técnicas dentro de las que resaltan las ópticas, específicamente la interferometría holográfica, la cual asocia la precisión de las mediciones interferométricas con las ventajas de la holografía; al implementar IHDE, se logran comparar los frentes de onda, que en principio se separaron en el tiempo, permitiendo entonces que cualquier tipo de variación en el objeto analizado, por mínima que sea, pueda determinarse al conocer la longitud de onda característica de la luz empleada. En este artículo, se presenta el desarrollo teórico para la obtención de la expresión matemática desde la que se puede calcular el CD en líquidos, utilizando IHDE, resaltando que esta se halla a través de la comparación entre franjas interferenciales del mismo orden registradas en distintos tiempos, teniendo en cuenta las distancias, medidas desde la interface entre los dos líquidos, a las que estas aparecen. Finalmente se realiza un análisis de la expresión hallada y como esta se aplica a partir de datos obtenidos experimentalmente. This work is carried out with the purpose of studying theoretically the measurement of the diffusion coefficient (DC) in liquid substances using double exposure holographic interferometry (DEHI). Diffusion has been defined, throughout history, as the phenomenon in which matter moves in a system, from regions with high concentrations to those regions where the concentration is lower, as a consequence of the random movements of its molecules. Diffusion proceeds gradually in the mixture of substances, ending just when the concentrations are equalized; in the case of liquid phase substances, the difusión of a solute in a solvent. For the study of this process, multiple techniques have been used, among which the optical ones stand out, specifically holographic interferometry, which associates the precision of interferometric measurements with the advantages of holography; by implementing IHDE, it is possible to compare the wavefronts, which in principle were separated in time, thus allowing any type of variation in the analyzed object, however small, to be determined by knowing the characteristic wavelength of the light used. In this article, the theoretical development is presented to obtain the mathematical expression from which the CD in liquids can be calculated, using IHDE, highlighting that this is found through the comparison between interferential fringes of the same order recorded at different times, taking into account the distances, measured from the interface between the two liquids, at which they appear. Finally, an analysis of the expression found and how it is applied from experimentally obtained data is carried out. Molina Prado, Martha Lucia Calvo De Armas, Yailinn Yadiana Arias Hernández, Néstor Alonso diffusion Diffusion coefficient Interferometry Holography Double exposure Diffusion in liquids Solute and Solvent Holographic interferometry Concentration gradient Refractive index gradient Difusión coeficiente de difusion interferometria holografía doble exposición difusión en líquidos soluto y solvente interferometría holográfica gradiente de concentración Gradiente de indice de refracción 20 40 Núm. 40 , Año 2023 : Tabla de contenido Revista EIA No. 40 Artículo de revista Journal article 2023-12-19 00:00:00 2023-12-19 00:00:00 2023-12-19 application/pdf Fondo Editorial EIA - Universidad EIA Revista EIA 1794-1237 2463-0950 https://revistas.eia.edu.co/index.php/reveia/article/view/1668 10.24050/reia.v20i40.1668 https://doi.org/10.24050/reia.v20i40.1668 spa https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 Revista EIA - 2023 Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0. 4006 pp. 1 12 Ambrosini, D.; Paloletti, D.; Rashidnia, N. (2008). Overview of Diffusion Measurements by Optical Techniques. Optics and Lasers in Engineering, 46(12), pp. 852-864. https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2008.06.008 Anderson, J. S.; Saddington, K. (1949). The Use Radioactive Isotopes in the Study of the Diffusion of Ions in Solution. Journal of the American Chemical Society, S381-S386. http://dx.doi.org/10.1039/JR949000S381 Becsey, J. G.; Maddux, G. E.; Jackson, N. R.; Bierlein, J. A. (1970). Holography and Holographic Interferometry for Thermal Diffusion Studies in Solutions. The Journal Physical Chemistry, 74(6), pp. 1401-1403. https://doi.org/10.1021/j100701a047 Bird, R.B.; Stewart, W. E.; Lightfoot, E. N. (1987). Fenómenos de transporte. Un estudio sistemático de los fundamentos del transporte de materia, energía y cantidad de movimiento, México: Ediciones Repla, S.A. Bochner, N.; Pipman, J. (1976). A simple method of determining diffusion constants by holographic interferometry. 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En este trabajo se realiza un estudio teórico de la medición del coeficiente de difusión (CD) en sustancias líquidas con interferometría holográfica de doble exposición (IHDE). La difusión ha sido definida, a lo largo de la historia, como el fenómeno en que la materia se traslada en un sistema, desde regiones con concentraciones altas hasta aquellas regiones en las que la concentración es menor, consecuencia de los movimientos aleatorios de sus moléculas. La difusión procede gradualmente en la mezcla de las sustancias finalizando justo cuando las concentraciones se igualan; en el caso de sustancias en fase líquida, la difusión de un soluto en un solvente. Para el estudio de este proceso se han utilizado múltiples técnicas dentro de las que resaltan las ópticas, específicamente la interferometría holográfica, la cual asocia la precisión de las mediciones interferométricas con las ventajas de la holografía; al implementar IHDE, se logran comparar los frentes de onda, que en principio se separaron en el tiempo, permitiendo entonces que cualquier tipo de variación en el objeto analizado, por mínima que sea, pueda determinarse al conocer la longitud de onda característica de la luz empleada. En este artículo, se presenta el desarrollo teórico para la obtención de la expresión matemática desde la que se puede calcular el CD en líquidos, utilizando IHDE, resaltando que esta se halla a través de la comparación entre franjas interferenciales del mismo orden registradas en distintos tiempos, teniendo en cuenta las distancias, medidas desde la interface entre los dos líquidos, a las que estas aparecen. Finalmente se realiza un análisis de la expresión hallada y como esta se aplica a partir de datos obtenidos experimentalmente.
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This work is carried out with the purpose of studying theoretically the measurement of the diffusion coefficient (DC) in liquid substances using double exposure holographic interferometry (DEHI). Diffusion has been defined, throughout history, as the phenomenon in which matter moves in a system, from regions with high concentrations to those regions where the concentration is lower, as a consequence of the random movements of its molecules. Diffusion proceeds gradually in the mixture of substances, ending just when the concentrations are equalized; in the case of liquid phase substances, the difusión of a solute in a solvent. For the study of this process, multiple techniques have been used, among which the optical ones stand out, specifically holographic interferometry, which associates the precision of interferometric measurements with the advantages of holography; by implementing IHDE, it is possible to compare the wavefronts, which in principle were separated in time, thus allowing any type of variation in the analyzed object, however small, to be determined by knowing the characteristic wavelength of the light used. In this article, the theoretical development is presented to obtain the mathematical expression from which the CD in liquids can be calculated, using IHDE, highlighting that this is found through the comparison between interferential fringes of the same order recorded at different times, taking into account the distances, measured from the interface between the two liquids, at which they appear. Finally, an analysis of the expression found and how it is applied from experimentally obtained data is carried out.
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