Propiedades opticas y termicas de materiales

1.- PROPIEDADES TERMICAS Y OPTICAS DE LOS MATERIALES
INTRODUCCIÓN:
Todos los ingenieros tienen que relacionarse con materiales de manera cotidiana, en la manufactura y el procesamiento, así como en el diseño y construcción de componentes de estructuras; se deben seleccionar y utilizar tomando en cuenta las propiedades de los mismos.
Existen materiales de muy diversos tipos que, de formaregular, se clasifican en cuatro grandes grupos:
Metales y aleaciones.
Polímeros.
Cerámicos.
Compósitos.
Cada uno de ellos, según la clasificación anterior presenta propiedades, que dependen de su estructura interna y condicionan su comportamiento ante ciertos medios, esfuerzos, procesos entre otros; dichas propiedades se clasifican en:
Propiedades físicas.
Propiedades químicas.Propiedades mecánicas.
Dentro de las propiedades físicas se tienen a las propiedades eléctricas, magneticas, térmicas y ópticas, en las propiedades químicas se encuentra la oxidación y corrosión, y finalmente en las propiedades mecánicas la dureza, fricción, termofluencia, ductilidad, maleabilidad entre otras estudiadas anteriormente.
2.- PROPIEDADES TERMICAS DE LOS MATERIALES
Este tipo de propiedadesnos indicarán el comportamiento de un material bajo ciertas condiciones dadas, están condiciones están determinadas por la temperatura. Algunas de ellas, serán descritas a continuación:
CAPACIDAD CALORIFICA: Se denomina a la cantidad de calor requerido para elevar en un grado (Kelvin) la temperatura de una sustancia, ésta magnitud nos indica la mayor o menor dificultad que presenta unasustancia/elemento para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro de calor.
La ecuación que representa esta propiedad es:

C =Q/T [J/K] Donde: Q = Calor ( Joules)
T= Temperatura ( Kelvin)

CALOR ESPECÍFICO: También llamada capacidad calorífica especifica, es la cantidad de calor necesario para aumentar la temperatura de una sustancia en una unidad porunidad de masa, sin presentar un cambio de estado. Su unidad en el Sistema Internacional es : J/(mol•K).

De acuerdo con la ley formulada por los químicos franceses Pierre Louis Dulong y Alexis Thérèse Petit, para la mayoría de los elementos sólidos, el producto de su calor específico por su masa atómica es una cantidad aproximadamente constante. Si se expande un gas mientras se le suministracalor, hacen falta más calorías para aumentar su temperatura en un grado, porque parte de la energía suministrada se consume en el trabajo de expansión. Por eso, el calor específico a presión constante es mayor que el calor específico a volumen constante.
Actualmente se encuentran valores tabulados de esta propiedad, para cada elemento, mismo que nos ayuda a efectuar cálculos en el área de latermodinámica.
Por medio de un instrumento llamado “calorímetro” se pueden medir estos valores experimentalmente.
DILATACION TERMICA: Es un efecto que ocurre en los materiales donde se produce un aumento lineal de longitud al variar la temperatura del mismo produciendo efectos como: expansión lineal y expansión volumétrica estos dos factores están asociados a un agente externo llamado“delta de temperatura”.

Los materiales se dilatan por efecto de la temperatura, a su vez la temperatura no es más que la expresión del grado de agitación de las partículas o moléculas de un cuerpo. Cuando se da calor a un sólido se está dando energía a sus moléculas; éstas se estimulan y vibran más energéticamente.

La dilatación térmica es una propiedad que puede aprovecharse y está presente encualquier material de la vida cotidiana, un ejemplo práctico es el termómetro, ahí el mercurio sube por el tubo porque se dilata más rápido que el vidrio que lo contiene, debido a que los líquidos se dilatan más rápido que los sólidos.

Existen tablas donde se muestran los coeficientes de dilatación de ciertos materiales, mismas que tienen aplicaciones industriales a menor sea el valor del...