Propiedades trmicas de los materiales.

Propiedades trmicas de los materiales.Capacidad calorfica y calor especifico.

Expansin trmica o dilatacin trmica.

Esfuerzo trmico o tensin trmica.

Conductividad trmica.

Choque trmico o colapso trmico.

Capacidad Calorfica y calor especficoPropiedades trmicas fundamentalesConceptosCapacidad calorfica:

Calor necesario para que una sustancia aumente en 1K su temperatura.

Calor especfico:

Calor necesario para que una unidad de masa de una sustancia aumente en 1K su temperatura.

UnidadesCapacidad calorfica:

En el SI: J/KEn el sistema tcnico: cal/K

Calor especfico:

En el SI : J/(kg*K)En el sistema tcnico: cal/(g*K)

Equipo de medicinEl equipo utilizado en la medicin del calor especifico es el calormetro:

Aplicaciones

Expansin trmica o dilatacin trmica Propiedades trmicas fundamentalesConceptoUn tomo que gana energa trmica y empieza a vibrar se comporta como si tuviera un radio atmico mas grande; aumenta la distancia promedio entre los tomos y por lo tanto se incrementan las dimensiones totales de la materia

Formulas y clculosEquipo de medicinEl equipo utilizado en la medicin de la dilatacin trmica es el dilatmetro:

Aspectos importantes.El coeficiente de expansin y su relacin con sus enlaces atmicos.

Enlace inico

Enlace covalente

Coeficiente de expansin en relacin a su pozo.

Pozo de potencial asimtrico

Pozo de potencial simtrico

Precauciones al calcular la dilatacin en los materiales:Caractersticas de expansin de los materiales

Materiales alotrpicos

Coeficiente lineal de expansin

Interrelacin del material con campos magnticos o elctricos

Esfuerzo trmico o tensin trmica:Propiedades trmicas fundamentalesConceptosLas tensiones trmicas son tensiones inducidas en un cuerpo como resultado de cambios en la temperatura.

En otras palabras:

Esfuerzo de tensin o compresin que se produce en un material que sufre una dilatacin o contraccin trmica.

Formulas y clculosChoque trmico o colapso trmico.Propiedades trmicas fundamentalesConceptosSi los esfuerzos residuales tensiles son lo suficientemente elevados, los defectos pueden propagarse y causar la falla.

Esta falla de material causada por esfuerzos inducidos por cambios sbitos en la temperatura se conoce como choque trmico.

La capacidad de un material de resistir este tipo de rotura se denomina resistencia al choque trmico. Aspectos importantes:El comportamiento de choque trmico se ve afectado por varios factores:

Coeficiente de expansin trmica. Conductividad trmica. Mdulo de Elasticidad. Esfuerzo a la fractura. Transformaciones de fase.

Formulas y clculosParmetro de choque trmico (R' o R):

R= R=

Donde: es el esfuerzo a la fractura del material.v es la relacin de Poisson.K es la conductividad trmica.E es el mdulo de elasticidad. es el coeficiente lineal de expansin trmica.

Nota importantePor lo general, el choque trmico no es un problema en la mayora de los metales, ya que stos normalmente tienen suficiente ductilidad para permitir la deformacin y no la fractura, sin embargo, en materiales como vidrios y cermicas refractarias, la resistencia al choque trmico es un parmetro fundamental para de diseoConductividad trmicaPropiedades trmicas fundamentalesConceptosEs la capacidad de los materiales de conducir calor. Es decir, la capacidad de transmitir energa cintica entre sus molculas adyacentes.

Se denota con el smbolo: [K]

Se mide en: [W/(mK)] o [(J/smK)]Aspectos importantesDireccin de la transferencia de calor.

Equilibrio trmico.

Metales vs otros materiales

25Conductor o aislante?MaterialConductividadCobre483 W/(mK) Plata450 W/(mK) Oro345 W/(mK) Aluminio300 W/(mK) Tungsteno235 W/(mK) MaterialConductividadPolietileno0,034 W/(mK)Corcho0,039 W/(mK)Algodn0,040 W/(mK)Fibra de madera0,040 W/(mK)Arlita0,080 W/(mK)