Tema 9

¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente una fase?. Es cualquier región de un sistema material con composición y propiedades totalmente aleatorias. Es cualquier región de un sistema material químicamente homogénea y físicamente diferenciada. Es un estado de agregación que solo puede ser sólido.

Una transformación de fases se produce cuando: Se altera el tamaño macroscópico del material sin cambio en su energía. Una o varias fases iniciales reaccionan para formar nuevas fases. Solo cambia la densidad sin modificar la estructura interna.

Según la termodinámica, un proceso espontáneo ocurre si: ∆G>0. ∆G<0. ∆H>∆S.

En una transformación de primer orden: No hay salto de entalpía ni densidad. Hay salto de entalpía y densidad, y se libera el calor latente. Solo ocurre en materiales amorfos.

¿Qué característica distingue a una transformación de segundo orden?. Cambio de ordenamiento atómico y calor latente. Discontinuidad en la derivada segunda de la energía libre, sin salto de entalpía. Siempre se produce a temperatura constante.

¿Qué ocurre durante la nucleación homogénea?. La nucleación se inicia en sitios preferentes como dislocaciones o límites de grano. La nucleación se inicia en el seno del líquido, sin influencia de defectos. La nucleación no requiere subenfriamiento.

El radio crítico de un núcleo en nucleación homogénea se obtiene a partir de: El máximo de la energía libre ∆G. La mínima entalpía H. La temperatura de transición vítra.

El subenfriamiento favorece la nucleación porque: Aumenta ∆G* y r*. Disminuye ∆G* y r*. Mantiene constantes ∆G* y r*.

La nucleación heterogénea se caracteriza por: Ocurrir solo dentro del líquido, sin interacción con superficies. Ocurrir en sitios preferentes como impurezas o límites de grano, reduciendo ∆G*. Ser siempre más lenta que la nucleación homogénea.

¿Cuál es la función de la ecuación de Young-Dupré en nucleación heterogénea?. Determinar el radio crítico de un núcleo cúbico. Relacionar las energías superficiales entre sólido, líquido y el agente nucleante. Calcular la velocidad de crecimiento dendrítico.

Durante el crecimiento de un núcleo, la fuerza promotora principal es: La absorción de calor latente del medio. La reducción de energía libre al aumentar el radio del núcleo. La entropía del sistema.

La velocidad de nucleación depende principalmente de: Energía de difusión de átomos y barrera energética de nucleación. Entalpía de fusión únicamente. La densidad del sólido final.

La ley de Avrami describe: El radio crítico de un núcleo. La fracción volumétrica transformada en función del tiempo. La energía superficial de interfases.

Según la Ley de Avrami, si x(t)->1: La transformación apenas ha comenzado. La transformación está prácticamente completada. La nucleación no ha ocurrido todavía.

En la nucleación hterogénea de un sólido sobre un metal depositado (ángulo de contacto θ=90º): ∆Ghet=∆Ghom. ∆Ghet=1/2∆Ghom. ∆Ghet=2∆Ghom.

Durante una transformación de fase isotérmica: La energía libre del sistema aumenta. La fracción transformada se mantiene constante solo si cesa la extracción de calor. El proceso puede continuar sin cambio de temperatura gracias al calor latente.

En el enfriamiento de un metal puro, la diferencia entre la curva de enfriamiento y la de endurecimiento se debe principalmente a: Diferencias en la capacidad calorífica y subenfriamiento necesario para nucleación. La entropía del vapor. La energía superficial del metal.

Si se considera una solución sólida de agua y sal como una fase: Es heterogénea porque hay distintos componentes químicos. Es homogénea desde el punto de vista macroscópico. Siempre se comporta como una mezcla de fases separadas.

Durante una transformación de fase, ¿qué magnitud siempre presenta alguna discontinuidad?. Capacidad calorífica. Al menos una propiedad física como densidad o entalpía. Temperatura.

El concepto de "carácter invariante" de una transformación de primer orden se refiere a: La transformación ocurre a temperatura constante hasta completarse. La entropía no varía durante la transformación. La fase líquida se mantiene sin cambio durante el enfriamiento.

La diferencia entre un núcleo y un embrión es: El núcleo ya ha superado el radio crítico y es estable, el embrión no. El núcleo se forma en heterogeneidad, el embrión en homogeneidad. El embrión ya es estable, el núcleo aún puede redisolverse.

En nucleación heterogénea, el ángulo de contacto θ determina: La temperatura de fusión. La estabilidad energética del núcleo. La velocidad de crecimiento dendrítico.

Durante el crecimiento dendrítico: Todo el líquido se encuentra por encima de Tf. Parte del líquido está subenfriado y absorbe calor latente liberado. No hay transferencia de calor, solo de materia.

La velocidad de crecimiento de un núcleo depende de: La energía de activación de la difusión y la temperatura del entorno. La energía libre crítica de nucleación ∆G* únicamente. La forma de la celda unitaria del sólido.

En un proceso de nucleación y crecimiento simultáneo, si la velocidad de nucleación es muy alta y la velocidad de crecimiento baja: Se formarán pocos granos grandes. Se formarán muchos granos pequeños. La transformación no ocurrirá.

¿Cuál es la función de la entropía en la transformación de fase?. Siempre disminuye la energía libre durante la transformación. Proporciona la fuente del calor latente en transformaciones de primer orden. No tiene papel en transformaciones isotérmicas.

La relación ∆S=∆H/Tf se cumple para: Cualquier transformación de fase, sin importar el orden. Transformaciones de primer orden, donde ∆G=0 a Tf. Solo transformaciones amorfas de segundo orden.

Si un líquido subenfriado empieza a solidificarse, esto indica: Que la nucleación ha comenzado. Que la transformación se detendrá. Que el sólido ya alcanzó su estabilidad máxima.

La variación de energía libre por unidad de volumen ∆g para T<Tf en un cambio L->S es: Positiva, favoreciendo la solidificación. Negativa, favoreciendo la solidificación. Cero, porque la transformación es isotérmica.

En la nucleación homogénea desde vapor (V->S), la formación de un núcleo es más lenta que en líquido debido a: La complejidad de las interacciones atómicas y cambios de volumen. La disminución de la energía superficial. La ausencia de calor latente.

Un núcleo cúbico de arista r* en nucleación homogénea alcanza su estabilidad cuando: El volumen supera a la superficie de manera que ∆G es máximo. El calor latente es cero. La energía superficial γsl desaparece.

La ecuación de Young-Dupré permite calcular: La velocidad de crecimiento uniforme. La condición energética para la nucleación heterogénea, según θ y γ. La temperatura de transición vítrea.

El tiempo de incubación en la Ley de Avrami corresponde a: Cuando x(t)=1, transformación casi completa. Cuando x(t)=0, nucleación domina y la fracción transformada es mínima. Cuando la velocidad de crecimiento alcanza su máximo.

Si la energía libre crítica ∆G* es menor en nucleación heterogénea que en homogénea, esto implica: Que se necesita mayor subenfriamiento para nucleación heterogénea. Que la nucleación heterogénea es más fácil y rápida. Que los núcleos heterogéneos nunca crecen.

La velocidad de transformación global Vg depende de: La velocidad de nucleación y la velocidad de crecimiento de forma combinada. Solo de la velocidad de nucleación. Solo de subenfriamiento ∆T.

En la solidificación de un metal puro, las diferencias entre enfriamiento y calentamiento se deben principalmente a: Variaciones en densidad del sólido. Necesidad de subenfriamiento para inciar la nucleación. Cambio de energía libre de Gibbs en el vapor.

Durante la etapa de crecimiento de un núcleo, la transferencia de material ocurre: Solo en la interfase sólido-líquido. A través de la fase antigua, la interfase y el interior de la nueva fase. Únicamente por convección en el líquido.