Propietats termiques i optiques dels materials

Propietats tèrmiques i òptiques
Són la resposta dels materials a radiacions energètiques de la calor i de la llum

Són degudes a:

Mobilitat de electrons lliures
Vibracions atòmiques de laxarxa (Fonó*)

Conductivitat tèrmica: Propietat de transportar
la calor degut a gradients de temperatura
q = (Q/A ) =

- (dT/dx) [W/m2 ó J/sm2]

Conductivitat tèrmica (cal/cm s ºC)

11 .1Propietats tèrmiques
Al

líquid
Ferro
Vidre
Refractari porós

Temperatura (K)

Flux de
calor

=

Quantitat de calor per

Conductivitat tèrmica

unitat de superfície

[ W/m K, J/msK] =  f+  e
*Fonó: ona elàstica que transfereix energia a través d’un material

Dilatació tèrmica: deformació deguda a canvis de T
eT = ( l/l0) =  (Tf - T0)
Coeficient de
dilatació ºC-1Deformació
tèrmica

L final  Linicial

Coeficient de dilatació (ºC-1)

Linicial

  (T final  Tinicial )

30x10-6
20x10-6
10x10-6

Temperatura (ºC)

↑α → ↑canvi dimensionalCapacitat calorífica, Cv

Capacitat d'absorbir calor del seu entorn
Quantitat de calor necessaria per augmentar
1ºC la temperatura de 1 mol

Capacitat calorífica J/mol K

C v = cte

qD
θD (Cu)= 315ºC
θD (Ag) = 215ºC

T (K)
Temperatura Debye

(llei de Dulong y Petit)

Tensions tèrmiques:
Tensions induïdes en un material per canvis de temperatura
L

To
ΔL
T>To

σ

σ

eT= ΔL/T = α (T-To)
σT = E eT = E α (T-To)

Fatiga tèrmica
Variacions cícliques de la temperatura

• Causes:
1) gradients de temperatura, escalfament/refredament
2) tensions resultants del’expansió tèrmica.

Resistència al XOC TÈRMIC
Capacitat d’un material per resistir canvis tèrmics

Ocurreix degut a gradients de temperatura,
escalfament/refredament desiguals
Rxt = T  / E LResistència a
la fractura

Conductivitat
tèrmica

Coeficient de
dilatació lineal

Mòdul de
Young

Ex. Si es refreda ràpidament un recobriment desde T1 a T2:
tremp
intenta contraure al...