comision de investigaciones
científicas de la provincia de
buenos aires
INFORME CIENTÍFICO-TECNOLÓGICO[1]
PERIODO: Junio 2001-Mayo 2003
Legajo Nº:
.286798............................
1.
APELLIDO:....ZARRAGOICOECHEA...........................................................................................
NOMBRES:....GUILLERMO
JORGE............................................................................................
2.
TEMA
DE INVESTIGACION
Sistemas confinados y sistemas no confinados: teoría y simulación
..........................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
3.
DATOS RELATIVOS
A INGRESO Y PROMOCIONES EN LA CARRERA
INGRESO: Categoría:
..ASISTENTE.................. Mes: ..JULIO........... Año:
.....1989..................
ACTUAL: Categoría:
.....ADJUNTO S/D....... desde el mes:...ENERO.....Año: ..1999.................
4.
INSTITUCION
DONDE DESARROLLA LA TAREA
Nombre: ..INSTITUTO DE
FÍSICA DE LIQUIDOS Y SISTEMAS BIOLÓGICOS (IFLYSIB)........
Dependencia:
..UNLP-CONICET-CICPBA...................................................................................
Dirección.Calle: ...510
No.
789.....................................................................................................
Ciudad:..LA
PLATA.........................................Pcia:....BS.
AS.................Tel:.425-4904...............
Dirección electrónica:...vasco@iflysib.unlp.edu.ar........................................................................
Cargo que
ocupa:..INVESTIGADOR............................................................................................
5.
DIRECTOR
DE TRABAJOS. (En el caso que corresponda)
Apellido y Nombres:
.....................................................................................................................
Dirección. Calle
............................................................................................................................
Ciudad:
................................................................... Pcia:
............................. Tel: .......................
Dirección electrónica:
...................................................................................................................
....................................................... ..................................................
Firma del Director (si corresponde)
Firma del Investigador
Fecha.....30.../...5.../..2003....
6.
EXPOSICION
SINTETICA DE LA LABOR DESARROLLADA EN EL PERIODO.
7.
TRABAJOS
DE INVESTIGACION REALIZADOS O PUBLICADOS EN ESTE PERIODO.
7.1 PUBLICACIONES.
1) van der Waals equation of state
for a fluid in a nanopore.
G.J. Zarragoicoechea y V.A. Kuz.
Physical Review E 65, 021110
(2002).
Resumen: A generalization
of the van der Waals equation of state is presented for a confined
fluid in a nanopore. The pressure in the fluid, confined in a narrow
pore of infinite length, has tensorial character. From this
hypothesis, the Helmholtz free energy is constructed and expressions
for the axial and transversal components of the pressure tensor are
obtained. The equations predict liquid-vapor equilibria, and a shift
of the critical point with respect to that obtained from the van der
Waals bulk equation. The results are in good agreement with recent
experiments.
Grado
de participación: Idea original. Desarrollo de la teoría y de los programas de
cálculo.
2) Distribution
of interstitials in fcc iron-carbon austenite: Monte Carlo simulations versus
Mössbauer analysis
K.Laneri,
J.Desimoni, G. J. Zarragoicoechea y A. Fernandez-Guillermet
Physical
Review B 66,
134201 (2002).
Resumen: A
study of the distribution of carbon atoms in the octahedral interstitial sites of the
face-centered-cubic (fcc) austenite phase in iron-carbon alloys
combines an analysis of the chemical potential of C, based on the
quasichemical approximation to the statistical mechanics of interstitial
solutions, with three-dimensional Monte Carlo simulations and Mössbauer
results. The simulations are performed using a C-C interaction
energy extracted from available activity data by assuming a gas like
mixture of C atoms and vacancies (V) in the octahedral interstitial
sites. The number of C-C atom pairs, as well as C-V and V-V
pairs, are calculated and compared with those given by the
quasichemical model. Furthermore, the relative fraction of the
various Fe environments are calculated and compared with those extracted
from the Mössbauer spectra. The simulations reproduce well the relative
fractions obtained from Mössbauer spectra assuming the Fe8C1–x
model, which includes some blocking of the nearest neighbor
interstitial sites by a C atom. With the information obtained in the
present study, a critical discussion is reported of the extent to
which such blocking effect is accounted for in the current
thermodynamic models of the Fe-C fcc phase.
Grado de participación: Colaboración con investigadores del Laboratorio
de Espectroscopía Mössbauer, Depto, de
Física, Fac. de Ciencias Exactas, UNLP. Desarrollo de los programas de
simulación numérica y su aplicación al problema particular del estado sólido.
.
3)
Evaporation of a liquid from a cylindrical surface.
V.A.
Kuz y G.J. Zarragoicoechea.
International
Journal of Heat and Technology, vol. 21, No.1, 2003.
Resumen: It
is considered here the evaporation from a free liquid surface. In order to
evaluate the evaporated mass, the conservation law of the specific internal
energy, of heat transfer, and mass are used. The thermal gradient at the
liquid-vapor separation surface is considered to be the driving force of the
process. From the analysis it is found that the liquid mass diminishes with the
square root of time. The proportionality constant involves physical properties
of relevance in describing the process of phase transformation. The model shows
good agreement with experiment.
Grado de participación:
Desarrollo de las ecuaciones teóricas. Discusión de la teoría.
7.2
TRABAJOS
EN PRENSA Y/O ACEPTADOS PARA SU PUBLICACIÓN.
7.27.3
TRABAJOS ENVIADOS Y AUN NO ACEPTADOS PARA SU PUBLICACION.
7.4
TRABAJOS
TERMINADOS Y AUN NO ENVIADOS PARA SU PUBLICACION.
7.47.5
COMUNICACIONES.
Distribución de átomos de N en fcc g-Fe.
L. Vergara, K. Laneri, J. Desimoni, G.J. Zarragoicoechea
y A. Fernandez Guillermet.
Workshop “En las fronteras de la Materia
Condensada”,19-21 de diciembre de 2002, TANDAR, Centro Atómico Constituyentes,
Buenos Aires.
7.6
INFORMES
Y MEMORIAS TECNICAS.
- TRABAJOS
DE DESARROLLO DE TECNOLOGÍAS.
8.1
DESARROLLOS
TECNOLÓGICOS.
8.2
PATENTES
O EQUIVALENTES.
8.3
OTRAS
ACTIVIDADES TECNOLÓGICAS CUYOS RESULTADOS NO SEAN PUBLICABLES.
8.4
Sugiera
nombres (e informe las direcciones) de las personas de la actividad privada y/o
pública que conocen su trabajo y que
pueden opinar sobre la relevancia y el impacto económico y/o social de la/s
tecnología/s desarrollada/s.
- SERVICIOS
TECNOLÓGICOS.
- PUBLICACIONES
Y DESARROLLOS EN:
10.1
DOCENCIA
10.2
DIVULGACIÓN
9.11.
DIRECCION
DE BECARIOS Y/O INVESTIGADORES.
Codirector del Ingeniero Químico Ariel Meyra (Beca
Doctoral Interna 2002-2004 del CONICET). Tema de investigación: Transiciones de
fase líquido-vapor en el equilibrio y fuera del equilibrio.
12.
DIRECCION DE TESIS.
Director
de Tesis del Ingeniero Químico Ariel Meyra. Tesis en ejecución para obtener el
Doctorado en Ingeniería de la Facultad de Ingeniería de la UNLP. Tema de
investigación: Transiciones de fase líquido-vapor en el equilibrio y fuera del
equilibrio.
11.13.
PARTICIPACION
EN REUNIONES CIENTIFICAS.
12.14.
CURSOS DE
PERFECCIONAMIENTO, VIAJES DE ESTUDIO, ETC.
13.15.
SUBSIDIOS
RECIBIDOS EN EL PERIODO.
14.16.
DISTINCIONES
O PREMIOS OBTENIDOS EN EL PERIODO.
15.17.
ACTUACION
EN ORGANISMOS DE PLANEAMIENTO, PROMOCION O EJECUCION CIENTIFICA Y TECNOLÓGICA.
Coordinador y responsable del
centro de cómputos del IFLYSIB (1%).
16.18.
TAREAS
DOCENTES DESARROLLADAS EN EL PERIODO.
Profesor Adjunto interino D/S de la materia Física I
para los alumnos de la carrera de Diseño Industrial de la Facultad de Bellas
Artes de la UNLP (8%).
17.19.
OTROS
ELEMENTOS DE JUICIO NO CONTEMPLADOS EN LOS TITULOS ANTERIORES. .
Seminario: Fluidos confinados
e interfaces: ecuación de estado de van der Waals generalizada.
Seminarios del LENIH, Depto.
de Física, UNLP, noviembre 2002.
Arreglos e interacciones de
átomos en austenita Fe-N.
L.
Vergara, K. Laneri, J. Desimoni, G.J. Zarragoicoechea y A. Fernandez
Guillermet.
Presentación
dentro del Programa de Promoción de la Formación Tecnológica, auspiciado por la
Fundación Hermanos Agustín y Enrique Rocca, Noviembre del 2002.
18.20.
TITULO Y PLAN
DE TRABAJO A REALIZAR EN EL PROXIMO PERIODO
Título: Sistemas confinados y
agregados en medios continuos.
Plan de trabajo:
1) Estudio de sistemas
confinados: por medio de la mecánica estadística y la simulación numérica de
Monte Carlo se estudiarán en particular dos sistemas confinados, utilizando un
desarrollo teórico similar al utilizado por van der Waals para su ecuación de
estado (ver trabajo No. 1 presentado en este informe). Uno de los sistemas es
el de una gota fluida en equilibrio con un gas. Otro es un modelo de fluido
confinado en una capa de pequeño espesor. Para ambos sistemas se estudiarán las
condiciones de equilibrio y se obtendrán las cantidades termodinámicas
relevantes. Utilizando los resultados obtenidos para la capa fluida, se estudiará
la interface líquido-gas, representada
con un modelo de multicapas, para obtener los perfiles de densidad de la
interface, la variación de la presión tangencial, y la tensión superficial.
Aplicando el modelo de multicapas se estudiarán las propiedades de un fluido en
contacto con una pared sólida.
2) Agregados en medios
continuos: La formación de agregados (clusters) juega un papel relevante en la
física de la materia condensada. Mientras que las propiedades termodinámicas no
son afectadas por la definición particular usada para identificar los
agregados, la formación de estos y la percolación son muy sensibles a esa
definición. Utilizando primero agregados
químicos, definidos por un enlace entre par de partículas con un tiempo
de vida del enlace, se resolverá una ecuación integral del tipo
Ornstein-Zernike para la función de correlación de conectividad de agregados.
Los resultados se compararán con simulación numérica utilizando dinámica molecular. En una segunda etapa se
aplicará a la ecuación el criterio energético de definición de agregados
(energía cinética menor que la energía de interacción de dos partículas). Para
ambos casos se estudiará la relación entre la percolación del sistema y la
transición de fase.
3) Simulación Monte Carlo de austenita Fe-N: En
colaboración con investigadores de Laboratorio de Espectroscopia Mössbauer del
Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Exactas (UNLP) se continuará
estudiando aleaciones en la fase austenita. Por medio de simulación Monte
Carlo, aplicada a modelos de interacción, se estudiará la distribución de los
átomos en la red cristalina teniendo como referencia los datos experimentales
de los espectros Mössbauer, con el objeto de encontrar el modelo más adecuado
para la distribución de N en los sitios intersticiales.
TITULO Y PLAN DE TRABAJO PRESENTADO
CON EL INFORME ANTERIOR
Título: Sistemas confinados y
sistemas no confinados: teoría y simulación.
Plan de Trabajo:
Estudio de sistemas confinados: el comportamiento de
fluidos confinados en poros y cavidades es de gran interés en aplicaciones tan
diversas como cromatografia, recuperación de petróleo, catálisis y tecnología
de membranas. Pero muchas propiedades de fluidos en medios porosos se hacen
inaccesibles experimentalmente cuando la dimensión del medio confinante se
aproxima a dimensiones moleculares. Utilizando la mecánica estadística se
estudiarán modelos teóricos de fluidos en medios porosos (capilares
cilíndricos, rectangulares, paredes neutras, atractivas o repulsivas) con la
intención de describir el comportamiento termodinámico y el equilibrio de fases
del sistema modelo. En los casos que sea posible, se utilizará simulación
numérica para complementar los resultados teóricos.
Simulación numérica: utilizando los métodos de Monte
Carlo y de dinámica molecular se trabajará sobre diferentes modelos de
interacción molecular con el objetivo de describir el comportamiento
termodinamico del sistema en estudio. Los modelos de interacción serán
Lennard-Jones, pozo cuadrado, discos adhesivos, discos y esferas rígidas,
interacción dipolar.
Simulación Monte Carlo en metales y aleaciones
(austenitas): en colaboración con investigadores de Laboratorio de
Interacciones Hiperfinas del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias
Exactas (UNLP) se continuará estudiando los sistemas llamados austenitas. Por
medio de simulación Monte Carlo, aplicada a modelos de interacción, se
estudiará la distribución de los átomos en la red cristalina teniendo como
referencia los datos experimentales de los espectros Mössbauer.