Propiedades termicas

Propiedades Térmicas de los Materiales
Fibras de sílice a alta temperatura (1.250 °C) Conductividad térmica extremadamente baja Cerámicas desarrolladas para los transbordadores espaciales

1Capacidad calórica y calor específico
Propiedades térmicas: respuesta de un material al ser calentado.
Cómo responde al entregarle energía en forma de calor Aumento de temperatura y dimensionesTransporte de energía a regiones más frías Fusión!!!

Capacidad calórica (C): energía requerida para aumentar la temperatura en una unidad (J/molK).

dQ C= dT

Calor específico (c): energíarequerida para aumentar en un grado la temperatura de un gramo de material (J/kgK). Cv: capacidad calórica a volumen constante Cp: capacidad calórica a presión constante
2

Capacidad calóricavibracional
Vibraciones térmicas: los átomos vibran en sus posiciones de equilibrio a frecuencias muy altas pero con amplitudes pequeñas
Las vibraciones están acopladas con los átomos adyacentes por losenlaces químicos ⇒ Ondas viajeras: ondas elásticas que viajan que se propagan a través del cristal a la velocidad del sonido La energía de estas ondas está cuantizada: E=kBT (Eintein, 1903)

Fonón:Paquete de ondas elásticas. Se caracteriza por su energía, longitud de onda, o frecuencia, la cual transfiere energía a través del material.

E=

hc

λ

= hν
3

Fonones en la red cristalina4

Capacidad calórica en función de la temperatura
A bajas temperaturas:
Cv = AT3 A: cte. Independiente del tiempo

Por encima de la temperatura de Debye (θD):
Cv ≈ 3R: constante R cte.de los gases

Para muchos materiales θD es menor que Tambiente
Cv ≈ 25 J/mol-K (6 cal/mol-K)

La absorción de energía es principalmente por la contibución vibracional
5

6

Efecto de latemperatura en el calor específico
La contribución electrónica a la capacidad calórica es muy pequeña. Sólo relevante a 0 K. En algunos casos (materiales ferromagnéticos) se produce absorción por...