Materiales

PROPIEDADES TÉRMICAS, QUÍMICAS Y MECÁNICAS DE LOS MATERIALES

PROPIEDADES TÉRMICAS

Se sabe que los materiales cambian sus propiedades con la temperatura. En la mayoría de los casos las propiedades mecánicas y físicas dependen de la T° a la cual el material se usa o de la T° a la cual se somete el material durante su procedimiento.
Entre las propiedades térmicas que puede tener un materialse encuentran:

Conductividad térmica: propiedad de los materiales para transmitir el calor. La conducción térmica es el fenómeno por medio del cual el calor se transporta de una región de alta temperatura a una de baja temperatura de una sustancia.
Se define como:
q = -kdT
q: flujo de calor por unidad de tiempo ó por unidad de área siendo esto la dirección del flujo.
K: conductividadtérmica.
dT/dX: Gradiente de temperatura a través del medio conductor.
La unidad de q: W/m2 = Kg.m2/s3m2
La unidad de K: W/mºK = Kg.m2/s3.m.ºK

Esta ecuación solo es valida para flujos estacionarios o sea flujos que no cambian con el tiempo. También el signo menos en la expresión indica que el flujo de calor se da de caliente a frío.

Fusibilidad: facilidad de un material para fundirse.Soldabilidad: facilidad de un material para soldarse consigo mismo o con otro material.
Dilatación: es el aumento de tamaño o disminución de un material con la variación de temperatura.
* CAPACIDAD CALÓRICA:
Un material sólido cuando se calienta, experimenta un incremento en la
T°, lo que significa que algo de energía ha sido absorbida.
La capacidad calórica es:
Una propiedad que esindicativa de la habilidad de un material para absorber calor de los alrededores.
Esta representa la cantidad de energía requerida para producir un aumento de la unidad de T° (1°C ó 1°K).

En términos matemáticos la capacidad calórica C se expresa como:
C = dQ
Donde:
dQ = es la energía requerida para producir un dT (diferencial) o cambio de temperatura.

Normalmente la capacidad calórica seexpresa por mol de material (J/mol°k) ó (cal/mol°K). También se usa el termino calor especifico c que representa la capacidad calórica por unidad de masa (J/kg°K) ó (cal/kg°K).

Hay realmente dos formas en las cuales se puede medir esta propiedad, de acuerdo a las condiciones ambientales que acompañan la transferencia de calor:
1. La primera es la capacidad calórica mientras se mantiene elvolumen constante, Cv,
2. Y el otro es manteniendo la presión exterior constante, denotada por Cp.
La magnitud de Cp es mayor que la de Cv, pero esta diferencia es muy pequeña para la mayoría de sólidos a T° ambiental y por debajo.

* Capacidad Calórica Vibracional:
En la mayoría de los sólidos el principal modo de asimilación de energía térmica es por el incremento de energíavibracional 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 son coordinadas de tal forma que se producen ondas que viajan en la red.

Propiedades Térmicas de los materiales Cerámicos.

La mayoría de losmateriales cerámicos tienen bajas conductividades térmicas debido a sus fuertes enlaces iónico/covalentes. La diferencia de energía entre la banda de covalencia y la banda de conducción en estos materiales es demasiado grande como para que se exciten muchos electrones hacia la banda de conducción, por este echo son buenos aislantes térmicos. Debido a su alta resistencia al calor son usados comorefractarios, y estos refractarios son utilizados en las industrias metalúrgicas, químicas cerámicas y del vidrio.

Propiedades Térmicas en materiales Metálicos.

En metales de alta pureza, el mecanismo de e- de transporte de calor es mucho más eficiente que la contribución de los fonones porque los e- no son tan fácilmente dispersados como los fonones y tienen mayores velocidades. Por ello,...