PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS MATERIALES

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           PROGRAMA DE INGENIERÍA DE   MATERIALES

      “PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS MATERIALES”

     MONOGRAFÍA

      Presenta:

, JHON

, JOSE

, VICTOR

, LARRY

, ÁLVARO

Docente:

Ing.

Arequipa, Perú                            Diciembre, 2019

INDICE

PORTADA

PRÓLOGO

INTRODUCCIÓN

1. MARCO CONTEXTUAL
2. MARCO REFERENCIAL
3. MARCO TEÓRICO

1. PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS MATERIALES

1. CAPACIDAD CALORIFICA
2. DILATACIÓN TÉRMICA
3. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
4. ESFUERZO TÉRMICO
5. FUSIBILIDAD
6. SOLDABILIDAD

1. TIPOS DE SOLDABILIDAD

1. SOLDABILIDAD METALÚRGICA
2. SOLDABILIDAD OPERATORIA
3. SOLDABILIDAD CONSTRUCTIVA

1. DIFUSIVIDAD TÉRMICA
2. EFUSIVIDAD TÉRMICA

1. MARCO METODOLÓGICO

CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS

PRÓLOGO

   El avance cada vez mayor de la ingeniería en la puesta de ver como es la estructura o comportamiento de diversos materiales con el conocimiento de fundamentos teóricos a emplear propiedades térmicas en distintos materiales.

   Debido a la investigación nos vimos en la necesidad de recopilar la información que se presenta en este trabajo y creemos que será de utilidad aportando más con un granito de arena en la ingeniería relacionada en este campo. Por lo tanto, el planteamiento respecto al curso coincide en gran medida con la asignatura fenómenos de transferencia que se da a desarrollar el tema de propiedades de los materiales.

   La comprensión de los diferentes temas se ve favorecida por la inclusión de varias fórmulas hasta ejemplos resueltos provenientes de las clases de teoría.

   El siguiente trabajo en esta nueva presentación se ha completado el contenido con la adición de secciones y diversos ejemplos para facilitar una comprensión delos principios fundamentales del análisis.

INTRODUCCIÓN

   Cuando se hace mención de las propiedades térmicas de los materiales, debemos de entender que esta es una respuesta de un material frente a la aplicación de calor de manera directa o indirecta. A medida que el cuerpo solido absorbe la energía en forma de calor existen variaciones en su temperatura y dimensión, por lo que se evidencia con un aumento de la misma. Para la adecuada selección de un material se tiene que tener en cuenta la variación de temperatura y gradientes a la que el material estará expuesto, si las temperaturas son mayores a la temperatura ambiente o si son bajo cero. Cuando se diseña algún componente se tiene que comprender bien las respuestas térmicas de los materiales, entre ellos su capacidad calorífica, la dilatación, conductividad térmica que son propiedades críticas que se aplican en los sólidos. Las propiedades térmicas en los materiales son: conductividad térmica, fusibilidad, soldabilidad y dilatación.

PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS MATERIALES

1. MARCO CONTEXTUAL

   Las propiedades térmicas de los materiales están influenciadas en gran mayoría por el factor de la temperatura, ya que esto afecta mucho a la interacción en el intercambio de energía entre materiales, utilizando páginas web, paper, libros, videos e imágenes se observará la interacción entre los materiales en relación con su medio y vistos desde el punto de la aplicación de la ingeniería buscando mejorar las propiedades de estos, en algunos materiales el cambio ocurre debido a un pequeño cambio en la temperatura ya sea este un cambio lento o abrupto logrando deformar el material y así mejorando o quizá devaluando el valor de uso del material.

1. MARCO REFERENCIAL

   El siguiente trabajo tiene como objetivo definir las diferentes propiedades térmicas de los materiales; siendo la temperatura un factor muy importante para describir cada una de ellas, debido a que la variación de temperatura afecta a sus propiedades físicas, mecánicas, eléctricas y magnéticas. Por lo que al definir cada una de las propiedades térmicas que posee el material, se dimensionará de mejor manera para su utilización en el campo ingenieril.  Por lo que analizaremos por separado cada uno de ellos.

1. MARCO TEÓRICO

1. PROPIEDADES TÉRMICAS DE LOS MATERIALES

   Las propiedades que definen el comportamiento térmico de los materiales indican como éste responde a la aplicación de calor. La capacidad calorífica y el calor específico indican la capacidad del material para absorber calor. La mayoría de los materiales aumenta de tamaño al ser calentado ya que se produce un incremento de la vibración térmica de los átomos del material. La dilatación térmica es el resultado directo de la mayor distancia de separación entre los centros de los átomos adyacentes a medida que aumenta la vibración térmica de los átomos individuales al aumentar la T.

   La conductividad térmica es la cte de proporcionalidad entre la velocidad de evacuación o flujo de calor y el gradiente de T; es análoga a la difusividad, que es la cte de proporcionalidad entre la velocidad del flujo de masa y el gradiente de concentración. El choque térmico hace referencia a la rotura del material debida al cambio de temperatura, normalmente un enfriamiento brusco.

1. CAPACIDAD CALORÍFICA:

   Cuantifica el calor del ambiente que absorbe un material y que hace aumentar su

temperatura.

C=Q/ΔT

   El valor de C dependerá de la cantidad de material considerada. Normalmente C se

especifica en base a 1 átomo-gramo (para elementos) o 1 mol (para compuestos) [J/at-

gr·K] o [J/mol·K].

El calor específico, por u.d.masa; [J/kg·K]:

c=q/m ΔT

   Ambas se pueden medir a V cte o a P cte

aunque la diferencia es pequeña para la mayoría de los sólidos a T ambiente o inferiores.

   Normalmente se trabaja a P cte y magnitudes por u.d.m.

A T muy bajas, Cv aumenta bruscamente desde cero, a 0 K según

Cv=AT3; siendo A una cte independiente de T.

1. DILATACIÓN TÉRMICA

    Los dientes de una articulación de expansión de un puente. Se requieren estas articulaciones para dar cabida a los cambios de longitud resultado de la expansión térmica.

   La mayoría de los materiales se expanden cuando son calentados y se contraen cuando son enfriados. El aumento en la temperatura hace que el líquido se expanda en los termómetros de líquido en un tubo y que las tiras bimetálicas se doblen. Las cubiertas de puentes necesitan articulaciones y soportes especiales que den margen a la expansión. Una botella totalmente llena de agua y tapada se revienta al calentarse; pero podemos aflojar la tapa metálica de un frasco vertiendo agua caliente sobre ella. Éstos son ejemplos de expansión térmica. El cambio de longitud con la temperatura en un material sólido puede expresarse de la siguiente manera.

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   Donde l y l representan, respectivamente, las longitudes inicial y final al cambiar la temperatura de a. El parámetro se denomina coeficiente lineal de dilatación térmica; es una propiedad de los materiales que indica el grado de dilatación de un material cuando es calentado, y sus unidades son el recíproco de la temperatura [(°C)-1 o (°F)-1]. Desde luego, el calentamiento o el enfriamiento modifican todas las dimensiones del cuerpo, con el cambio de volumen resultante (tabla 1).

1. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

   La conducción térmica es el fenómeno por el cual el calor de una sustancia es transportado desde las regiones de alta temperatura a las regiones de baja temperatura. La capacidad de un material para transferir calor se conoce como conductividad térmica y se define mejor por medio de la expresión:

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   La Conductividad Térmica es la propiedad física de cualquier material que mide la capacidad de conducción del calor a través del mismo. La magnitud inversa de la conductividad térmica es la resistencia térmica (capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor). La conductividad térmica es una capacidad elevada en los metales y en general en cuerpos continuos, y es más baja en los gases, siendo muy baja en algunos materiales especiales tales como la fibra de vidrio, denominados por ello, aislantes térmicos. Para generar la conducción térmica se necesita una sustancia, por tal razón, es nula en el vacío. El coeficiente de conductividad térmica (k) caracteriza la cantidad de calor necesario por m2, para que, atravesando durante la unidad de tiempo, 1 m de material homogéneo obtenga una diferencia de 1 °C de temperatura entre las dos caras.

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