Conductividad térmica de mezclas de agua salada

Se midió la conductividad térmica (W/m·K) del agua pura (H₂O) y de soluciones salinas (agua+ NaCl) utilizando el medidor THW-L2 (medidor de conductividad térmica líquida de alambre caliente transitorio) a temperaturas que oscilaban entre 5 °C y 80 °C.

El dispositivo THW-L2 es un medidor de conductividad térmica portátil capaz de medir la conductividad térmica de 0,01 (W/m·K) a 2 (W/m·K) con temperaturas que oscilan entre -50 °C y 100 °C. El experimento se realizó con el método de prueba conforme a la norma ASTM D7896 – 19.

La temperatura y la salinidad afectan la conductividad térmica del agua de mar. Se estima que la conductividad térmica aumenta a mayor temperatura y desciende a mayores niveles de salinidad.

En el presente experimento, se midieron muestras de agua pura y seis muestras de mezclas de agua salada para determinar sus valores de conductividad, utilizando el medidor THW-L2. Las mezclas difieren en sus niveles de salinidad. Los resultados del experimento revelaron que a medida que aumentaba la temperatura, la conductividad térmica de las muestras aumentaba según lo previsto. Además, los resultados demostraron que las muestras con menor salinidad poseen una mayor conductividad térmica, algo que también era de esperar. El agua pura posee la conductividad térmica más alta comparada con las mezclas de agua salada.

Para este experimento, el valor del coeficiente de variación indica el nivel de dispersión entre los valores de conductividad térmica medidos con el dispositivo THW-L2 y los valores de conductividad térmica que se calcularon mediante la formulación IAPWS. La ecuación de la IAPWS ofrece exactitud para muestras de salinidad de hasta 0,17 kg·kg^-1, con presión menor a 140 MPa y temperaturas entre 0 °C y 250 °C. Estas condiciones se mantuvieron durante todo el experimento. Por lo tanto, los valores estimados de conductividad térmica son exactos. Cuanto menor es el coeficiente de variación, menor es el volumen de dispersión a partir del modelo calculado. La imagen 2 muestra que la mayoría de los puntos de las muestras se encuentra dentro del valor del coeficiente de variación entre -1 y 1, lo que significa que los valores de la conductividad térmica medidos con el dispositivo THW-L2 son exactos.

EL medidor THW-L2 (medidor de conductividad térmica líquida de alambre caliente transitorio) es una herramienta de alta precisión para medir la conductividad térmica de mezclas de agua salada. La exactitud del THW-L2 es evidente, con una disparidad mínima entre los valores medidos y los valores calculados. La medición se completa en solo 2 segundos y proporciona una exactitud mayor al 5 % y una reproducibilidad mayor al 2 %.

Referencias:

Huber, M.L., Perkins, R.A., Friend, D.G. y Sengers, J.V., Assael, M.J., Metaxa, I.N., Miyagawa, K., Hellmann, R., y Vogel, E. «New International Formulation for the Thermal Conductivity of H₂O” (Nueva formulación internacional para la conductividad térmica del H₂O)”, J. Phys. Chem. Ref. Data, 41(3), 033102, 2012. doi: 10.1063/1.4738955

Asociación Internacional para las Propiedades del Agua y el Vapor (IAPWS), “Guideline on the Thermal Conductivity of Seawater” (Guía sobre la conductividad térmica del agua de mar), julio de 2015, Estocolmo, Suecia

http://www.iapws.org/relguide/Seawater-ThCond.pdf