Reistencia de materiales
Páginas: 5 (1130 palabras)
Publicado: 29 de mayo de 2010
Esfuerzos Térmicos
En la mayoría de los sólidos el principal modo de asimilación de energía térmica es por el incremento de energía Vibracional de los átomos. Los átomos en los materiales sólidos están vibrando continuamente a muy alta frecuencia y con relativamente pequeñas amplitudes. Las vibraciones de átomos adyacentes son acopladas en virtud de los enlaces atómicos. Esas vibraciones soncoordinadas de tal forma que se producen ondas que viajan en la red. Estas ondas pueden compararse con ondas elásticas ó con ondas sonoras, con pequeñas longitud de onda y alta frecuencia, la cual se propaga a través de un cristal a la velocidad del sonido. La energía térmica Vibracional para un material consiste en una serie de esas ondas elásticas las cuales tienen un rango de distribuciones yfrecuencias. Solo ciertos valores de energía son permitidos (cuantiados) y un quantum simple de energía Vibracional es llamado un FONON.
Dependencia de la Temperatura con la capacidad calórica:
La variación con la temperatura de la contribución Vibracional de la capacidad calórica a volumen constante para muchos sólidos cristalinos simples se muestra en la figura 1
El Cv es cero a 0°K perocrece rápidamente con la temperatura. Esto corresponde a una habilidad incrementada de las ondas de la red para incrementar su energía promedio con el ascenso de la Temperatura. Por encima de la llamada temperatura de Debye èD, Cv se nivela y se vuelve esencialmente independiente de la temperatura hasta aproximadamente un valor de 3R, siendo R la constante de gases, por lo tanto aun cuando la energíatotal de un material se incrementa con la
temperatura, la cantidad de energía necesaria para producir un cambio de un grado de temperatura es constante.
Conductividad térmica
La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir elmovimiento cinético de sus moléculas a sus propias moléculas adyacentes o a otras substancias con las que está en contacto. La inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.
Origen molecular de la conductividad
Cuando se calienta la materia la energía cinética promedio de sus moléculas aumenta, incrementándosesu movimiento. La conducción de calor que a nivel macroscópico puede modelizarse mediante la ley de Fourier, a nivel molecular se debe a la interacción entre las moléculas que intercambian energía cinética sin producir movimientos globales de materia. Por tanto la conducción térmica difiere de la convección térmica en el hecho de que en la primera no existen movimientos macroscópicos de materia,que si ocurren en el segundo mecanismo. Todas las formas de materia condensada tienen la posibilidad de transferir calor mediante conducción térmica, mientras que la convección térmica en general sólo resulta posible en líquidos y gases. De hecho los sólidos transfieren calor básicamente por conducción térmica, mientras que para gradientes de temperatura importante los líquidos y los gasestransfieren la mayor parte del calor por convección.
Conductividades materiales
térmicas
de
los
La conductividad térmica es una propiedad de los materiales que valora la capacidad de conducir el calor a través de ellos. Es elevada en metales y en general en cuerpos continuos, y es baja en los gases (a pesar de que en ellos la transferencia puede hacerse a través de electrones libres) y enmateriales iónicos y covalentes, siendo muy baja en algunos materiales especiales como la fibra de vidrio, que se denominan por eso aislantes térmicos. Para que exista conducción térmica hace falta una sustancia, de ahí que es nula en el vacío ideal, y muy baja en ambientes donde se ha practicado un vacío elevado.
En algunos procesos industriales se trabaja para incrementar la conducción de...
En la mayoría de los sólidos el principal modo de asimilación de energía térmica es por el incremento de energía Vibracional de los átomos. Los átomos en los materiales sólidos están vibrando continuamente a muy alta frecuencia y con relativamente pequeñas amplitudes. Las vibraciones de átomos adyacentes son acopladas en virtud de los enlaces atómicos. Esas vibraciones soncoordinadas de tal forma que se producen ondas que viajan en la red. Estas ondas pueden compararse con ondas elásticas ó con ondas sonoras, con pequeñas longitud de onda y alta frecuencia, la cual se propaga a través de un cristal a la velocidad del sonido. La energía térmica Vibracional para un material consiste en una serie de esas ondas elásticas las cuales tienen un rango de distribuciones yfrecuencias. Solo ciertos valores de energía son permitidos (cuantiados) y un quantum simple de energía Vibracional es llamado un FONON.
Dependencia de la Temperatura con la capacidad calórica:
La variación con la temperatura de la contribución Vibracional de la capacidad calórica a volumen constante para muchos sólidos cristalinos simples se muestra en la figura 1
El Cv es cero a 0°K perocrece rápidamente con la temperatura. Esto corresponde a una habilidad incrementada de las ondas de la red para incrementar su energía promedio con el ascenso de la Temperatura. Por encima de la llamada temperatura de Debye èD, Cv se nivela y se vuelve esencialmente independiente de la temperatura hasta aproximadamente un valor de 3R, siendo R la constante de gases, por lo tanto aun cuando la energíatotal de un material se incrementa con la
temperatura, la cantidad de energía necesaria para producir un cambio de un grado de temperatura es constante.
Conductividad térmica
La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir elmovimiento cinético de sus moléculas a sus propias moléculas adyacentes o a otras substancias con las que está en contacto. La inversa de la conductividad térmica es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.
Origen molecular de la conductividad
Cuando se calienta la materia la energía cinética promedio de sus moléculas aumenta, incrementándosesu movimiento. La conducción de calor que a nivel macroscópico puede modelizarse mediante la ley de Fourier, a nivel molecular se debe a la interacción entre las moléculas que intercambian energía cinética sin producir movimientos globales de materia. Por tanto la conducción térmica difiere de la convección térmica en el hecho de que en la primera no existen movimientos macroscópicos de materia,que si ocurren en el segundo mecanismo. Todas las formas de materia condensada tienen la posibilidad de transferir calor mediante conducción térmica, mientras que la convección térmica en general sólo resulta posible en líquidos y gases. De hecho los sólidos transfieren calor básicamente por conducción térmica, mientras que para gradientes de temperatura importante los líquidos y los gasestransfieren la mayor parte del calor por convección.
Conductividades materiales
térmicas
de
los
La conductividad térmica es una propiedad de los materiales que valora la capacidad de conducir el calor a través de ellos. Es elevada en metales y en general en cuerpos continuos, y es baja en los gases (a pesar de que en ellos la transferencia puede hacerse a través de electrones libres) y enmateriales iónicos y covalentes, siendo muy baja en algunos materiales especiales como la fibra de vidrio, que se denominan por eso aislantes térmicos. Para que exista conducción térmica hace falta una sustancia, de ahí que es nula en el vacío ideal, y muy baja en ambientes donde se ha practicado un vacío elevado.
En algunos procesos industriales se trabaja para incrementar la conducción de...
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