INDICE

SUBTEMA 2.1 PROPIEDADES MECANICAS DE DIFERENTES MATERIALES----- 1

2.1.1 Conceptos básicos (tipos de carga, esfuerzo-deformación, dureza, maleabilidad, ductilidad y viscosidad)--------------------------------------------------- 4

2.1.2 Diagrama esfuerzo-deformación unitaria------------------------------------ 6

Comentarios ---------------------------------------------------------------------------------- 9

Conclusiones --------------------------------------------------------------------------------- 10

SUBTEMA 2.2 PROPIEDADES ELECTRICAS, MAGNETICAS Y TERMICAS------ 11

2.2.1 Conductividad o resistividad eléctrica --------------------------------------- 12

2.2.2 Constante dieléctrica ----------------------------------------------------------- 14

2.2.3 Permeabilidad magnética------------------------------------------------------- 15

2.2.4 Calor especifico ------------------------------------------------------------------ 16

2.2.5 Conductividad térmica ---------------------------------------------------------- 17

2.2.6 Dilatación térmica ---------------------------------------------------------------- 17

Comentarios ---------------------------------------------------------------------------------- 18

Conclusiones--------------------------------------------------------------------------------- 20

Bibliografia ------------------------------------------------------------------------------------ 21

SUBTEMA 2.1 PROPIEDADES MECANICAS DE DIFERENTES MATERIALES

Muchos materiales cuando están en servicio están sujetos a fuerzas o cargas. En tales condiciones es necesario conocer las características del material para diseñar el instrumento donde va a usarse de tal forma que los esfuerzos a los que vaya a estar sometido no sean excesivos y el material no se fracture. El comportamiento mecánico de un material es el reflejo de la relación entre su respuesta o deformación ante una fuerza o carga aplicada.

TIPOS DE MATERIALES

Por conveniencia la mayoría de los materiales de la ingeniería están divididos en tres grupos principales materiales metálicos, poliméricos, y cerámicos.

MATERIALES METALICOS

Estos materiales son sustancias inorgánicas que están compuestas de uno o más elementos metálicos, pudiendo contener también algunos elementos no metálicos, ejemplo de elementos metálicos son hierro cobre, aluminio, níquel y titanio mientras que como elementos no metálicos podríamos mencionar al carbono.

Propiedades generales

 

Todos los metales, excepto el mercurio poseen una estructura interna común.

Tienen elevada conductividad térmica y eléctrica.

Tienen considerable resistencia mecánica.

Suelen ser maleables.

Se pueden fundir, conformar y reciclar.

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Clasificación general

 

Los metales se clasifican como

 

Metales ferrosos o férricos: Son aquellos que contienen como elemento base el hierro.

Metales no ferrosos o no férricos: Son aquellos metales que no contienen hierro como uno de sus componentes.

Metales ferrosos 

Características del hierro puro 

• Es un material magnético (ferromagnético).

• Color blanco azulado.

• Muy dúctil y maleable.

• Punto de fusión: aproximadamente 1500 ºC

• Densidad alta (7,87 g/cm3.)

• Buen conductor del calor y la electricidad.

• Se corroe y oxida con mucha facilidad.

• Bajas propiedades mecánicas (al corte, limado, conformado, etc).

• Es un metal más bien blando.

Metales no ferrosos

Comprende todos los metales a excepción del hierro.

Sus propiedades son:

• el bajo peso específico

• la resistencia a la oxidación condiciones ambientales normales

• la fácil manipulación y mecanizado.

• En general, los metales no ferrosos son blandos y tienen poca resistencia mecánica. Para mejorar sus propiedades se alean con otros metales.

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MATERIALES POLIMEROS

La materia está formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímeros. Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. Algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.

TERMOPLASTICO

Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico o deformable, se derrite cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando se enfría lo suficiente. La mayor parte de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los cuales poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas Van der Waals (polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno, o incluso anillos aromáticos apilados (poliestireno).

TERMOFIJOS

Son materiales rígidos que tienen una estructura molecular compleja del tipo red, la cual tiene lugar en el proceso de moldeo. Los plásticos llamados termofijos o termoestables son plásticos que una vez moldeados no pueden modificar su forma, y por lo tanto no pueden ser reciclados.

ELASTOMERO

Un elastómero es un polímetro que cuenta con la particularidad de ser muy elástico pudiendo incluso, recuperar su forma luego de ser deformado. Debido a estas características, los elastómeros, son el material básico de fabricación de otros materiales como la goma, ya sea natural o sintética, y para algunos productos adhesivos.

MATERIALES CERAMICOS

Los materiales cerámicos son compuestos químicos o soluciones complejas, que contienen elementos metálicos y no metálicos. Tienen amplias propiedades mecánicas y físicas. Debido a sus enlaces iónicos o covalentes, los cerámicos son duros, frágiles, con un alto punto de fusión, baja conductividad eléctrica y térmica, buena estabilidad química, resistencia a la compresión.

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MATERIALES COMPUESTOS

Materiales compuestos aquellos materiales que se forman por la unión de dos materiales para conseguir la combinación de propiedades que no es posible obtener en los materiales originales.

Estos compuestos pueden seleccionarse para lograr combinaciones poco usuales de rigidez, resistencia, peso, rendimiento a alta temperatura, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad.

2.1.1 Conceptos básicos (tipos de carga, esfuerzo-deformación, dureza, maleabilidad, ductilidad y viscosidad)

TIPOS DE CARGA

• Compresión axial

• Tracción axial

• Flexión

• Torsión

ESFUERZO- DEFORMACION

Todos los materiales metálicos tienen una combinación de comportamiento elástico y plástico en mayor o menor proporción.

Todo cuerpo al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en el  sentido de aplicación de la fuerza. En el caso del ensayo de tracción, la fuerza se aplica en dirección del eje de ella y por eso se denomina axial, la probeta se alargara en dirección de su longitud y se encogerá en el sentido o plano perpendicular. Aunque el esfuerzo y la deformación ocurren simultáneamente en el ensayo, los dos conceptos son completamente distintos.

*DEFORMACION:

La deformación es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a esfuerzos internos producidos por una o más fuerzas aplicadas sobre el mismo o la ocurrencia de dilatación térmica.

*ESFUERZO:

Fuerza que actúa sobre un cuerpo y que tiende a estirarla (tracción), aplastarla (compresión), doblarla (flexión), cortarla (corte) o retorcerla (torsión).

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DUREZA

La dureza es una propiedad mecánica de los materiales consistente en la dificultad que existe para rayar (mineralogía) o crear marcas en la superficie mediante micropenetración de una punta

MEDICION DE DUREZA

En metalurgia la dureza se mide utilizando un durómetro para el ensayo de penetración. Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas aplicadas, existen diferentes escalas, adecuadas para distintos rangos de dureza.

Dureza Brinell : Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W. Para materiales duros, es poco exacta pero fácil de aplicar. Poco precisa con chapas de menos de 6mm de espesor. Estima resistencia a tracción. Dureza Rockwell : Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero). Es la más extendida, ya que la dureza se obtiene por medición directa y es apto para todo tipo de materiales. Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequeño tamaño de la huella. Dureza Vickers : Emplea como penetrador un diamante con forma de pirámide cuadrangular. Para materiales blandos, los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell. Mejora del ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor.

MALEABILIDAD

La maleabilidad es la capacidad que tiene un material de deformarse permanentemente bajo cargas compresivas.

Propiedad de algunos metales que les permite extenderse en planchas o láminas.

DUCTILIDAD

Propiedad de los materiales que bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperse permitiendo obtener alambres o hilos de dicho material.

VISCOSIDAD

Propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le aplica una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad.

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2.1.2 Diagrama esfuerzo-deformación unitaria

Diagrama esfuerzo-deformación unitaria es la curva resultante graficada con los valores del esfuerzo y la correspondiente deformación unitaria en el espécimen calculado a partir de los datos de un ensayo de tensión o de compresión.

Usando los datos registradas, determina Esfuerzo nominal o de ingeniería, = P / AoDeformación nominal o de ingeniería, Se supone que el esfuerzo y la deformación unitaria son constantes en la región entre los puntos calibrados.

Nunca serán exactamente iguales dos diagramas esfuerzo-deformación unitaria para un material particular, ya que los resultados dependen entre otras variables de la composición del material, de la manera en que este fabricado, de la velocidad de carga y de la temperatura durante la prueba.

Dependiendo de la cantidad de deformación unitaria inducida en el material, podemos identificar 4 maneras diferentes en que el material se comporta.

•Comportamiento Elástico

•Fluencia

•Endurecimiento por deformación

•Formación del cuello o estricción

6Comportamiento Elástico La curva es una línea recta a través de toda esta región. El esfuerzo es proporcional a la deformación unitaria.

El material es linealmente elástico.Limite proporcional, lp es el límite superior del esfuerzo en esta relación lineal.Ley de Hooke es válido cuando el esfuerzo unitario en el material es menor que el esfuerzo en el límite de proporcionalidad.

Si el esfuerzo excede un poco el límite proporcional, el material puede responder elásticamente. La curva tiende a aplanarse causando un incremento mayor de la deformación unitaria con el correspondiente incremento del esfuerzo. Esto continúa hasta que el esfuerzo llega al límite elástico.

Comportamiento FluenciaUn aumento en el esfuerzo más del límite elástico provocara un colapso de material y causara que se deforme permanentemente. Este comportamiento se llama fluencia.

El esfuerzo que origina la fluencia se llama esfuerzo de fluencia o punto de fluencia, y la deformación que ocurre se llama deformación plástica.En los aceros con bajo contenido de carbono, se distinguen dos valores para el punto de fluencia.

El punto superior de fluencia ocurre primero, seguido por una disminución súbita en la capacidad de soportar carga hasta un punto inferior de fluencia.

Una vez se ha alcanzado el punto inferior de fluencia, la muestra continuara alargándose sin ningún incremento de carga. Las deformaciones unitarias inducidas debido a la fluencia serian de 10 a 40 veces más grandes que las producidas en el límite de elasticidad. Cuando el material esta en este estado-perfectamente plástico.

Endurecimiento por deformaciónCuando la fluencia ha terminado, puede aplicarse más carga a la probeta, resultando una curva que se eleva continuamente pero se va aplanando hasta llegar a este punto se llama el esfuerzo ultimo, que el esfuerzo máximo que el material es capaz de soportar.

La elevación en la curva de esta manera se llama endurecimiento por deformación.

A lo largo de la prueba y mientras el espécimen se está alargando, el área de su sección transversal disminuirá. Esta disminución de área es uniforme en toda la longitud calibrada del espécimen, incluso hasta la deformación unitaria que corresponde al esfuerzo último.

Formación del cuello o estricciónEn el esfuerzo último, el área de la sección transversal comienza a disminuir en una zona localizada de la probeta, en lugar de hacerlo en toda su longitud. Este fenómeno es causado por planos de deslizamiento que se forman dentro del material y las deformaciones producidas son causadas por esfuerzos cortantes.

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Como resultado, tiende a desarrollarse una estricción o cuello en esta zona a medida que el espécimen se alarga cada vez más.

Puesto que el área de la sección transversal en esta zona está decreciendo continuamente, el área mas pequeña puede soportar solo una carga siempre decreciente. De aquí que el diagrama esfuerzo –deformación tienda a curvarse hacia abajo hasta que la probeta se rompe en el punto del esfuerzo de fractura, f

Diagramas esfuerzo-deformación unitaria para otros materiales

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COMENTARIOS

En ingeniería, las propiedades mecánicas de los materiales son las características inherentes que permiten diferenciar un material de otros, desde el punto de vista del comportamiento mecánico de los materiales en ingeniería, también hay que tener en cuenta el comportamiento que puede tener un material en los diferentes procesos de mecanizados que pueda tener. Entre estas características mecánicas y tecnológicas.

Resistencia a esfuerzos de tracción, compresión, flexión y torsión, así como desgaste y fatiga, dureza, resiliencia, elasticidad, tenacidad, fragilidad, cohesión, plasticidad, ductilidad, maleabilidad, porosidad, magnetismo, las facilidades que tenga el material para soldadura, mecanizado, tratamiento térmico así como la resistencia que tenga a los procesos de oxidación, corrosión. Asimismo es interesante conocer el grado de conductividad eléctrica y la conductividad térmica que tenga y las facilidades que tenga para formar aleaciones.

Aparte de estas propiedades y tecnológicas cabe destacar cuando se elige un material para un componente determinado, la densidad de ese material, el color, el punto de fusión la disponibilidad y el precio que tenga.

Debido a que cada material se comporta diferente, es necesario analizar su comportamiento mediante pruebas experimentales..

Entre las propiedades mecánicas más comunes que se mide en los materiales están la resistencia a tracción, a compresión, la deformación, el coeficiente de Poisson y el módulo de elasticidad.

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CONCLUSIONES

Describen la forma en que un material soporta fuerzas aplicadas, incluyendo fuerzas de tensión, compresión, impacto, cíclicas o de fatiga, o fuerzas a  altas temperaturas. A continuación, se definen las que mencionaremos más adelante:

- Tenacidad: Es la propiedad que tienen ciertos materiales de soportar, sin deformarse ni romperse, los esfuerzos bruscos que se les apliquen.

- Elasticidad: Consiste en  la capacidad de algunos materiales para recobrar su forma y dimensiones primitivas cuando cesa el esfuerzo que había determinado su deformación.

- Dureza: Es la resistencia que un material opone a la penetración.

- Fragilidad: Un material es frágil cuando se rompe fácilmente por la acción de  un choque.

- Plasticidad: Aptitud de algunos materiales sólidos de adquirir deformaciones permanentes, bajo  la acción de una presión o fuerza exterior, sin que se produzca rotura.

- Ductibilidad: Considerada una variante de la plasticidad, es la propiedad que poseen ciertos metales para poder estirarse en forma de hilos finos.

- Maleabilidad: Otra variante de la plasticidad, consiste en la posibilidad de transformar algunos metales en láminas delgadas.

Las anteriores propiedades mecánicas se valoran con exactitud mediante ensayos mecánicos:- Ensayo de tracción: Ofrece una idea aproximada de la tenacidad y elasticidad de un material.

- Ensayos de dureza: Permiten conocer el grado de dureza del material.

- Ensayos al choque: Su práctica permite conocer la fragilidad y tenacidad de un material.

- Ensayos tecnológicos: Ponen de manifiesto las características de plasticidad que posee un material para proceder a su forja, doblado, embutido, etc.

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SUBTEMA 2.2 PROPIEDADES ELECTRICAS, MAGNETICAS Y TERMICAS

Propiedades eléctricas

La posibilidad de generar corrientes eléctricas en los materiales depende de la estructura e interacción de los átomos que los componen. Los átomos están constituidos por partículas cargadas positivamente (los protones), negativamente (los electrones) y neutras (los neutrones).

Los materiales conductores por excelencia son metales, como el cobre, que usualmente tienen un único electrón en la última capa electrónica. Estos electrones pueden pasar con facilidad a átomos contiguos, La posibilidad de generar corrientes eléctricas en los materiales depende de la estructura e interacción de los átomos que los componen.

Los materiales superconductores se usan en imanes superconductores para la generación de elevadísimos campos magnéticos.

En todos los materiales sometidos a campos eléctricos se modifican, en mayor o menor grado, las distribuciones espaciales relativas de las cargas negativas (electrones) y positivas (núcleos atómicos). Este fenómeno se denomina polarización eléctrica y es más notorio en los aisladores eléctricos debido a la ausencia de apantallamiento del campo eléctrico aplicado por los electrones libres.

Propiedades magneticas

Podemos considerar elementos magnéticos a aquellos elementos de la tabla periódica que tienen electrones desapareados, pero en realidad esto no sucede, ya que sólo existen 3 elementos que se magnetizan al aplicarles un campo magnético, son el Hierro (Fe), Cobalto (Co), Níquel (Ni). El magnetismo es dipolar, es decir, existen dos polos magnéticos separados por una determinada distancia.

Las propiedades magnéticas, son las determinadas respuestas de un material al campo magnético.

Se distinguen entre materiales magnéticos blandos y materiales magnéticos duros.

· Mat. Magnéticos blandos: Aquellos que se pueden desmagnetizar.

· Mat. Magnéticos duros: Aquellos que no se pueden desmagnetizar.

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Propiedades térmicas

Algunas aplicaciones industriales importantes requieren la utilización de materiales con propiedades térmicas específicas, imprescindibles para el correcto funcionamiento del dispositivo o equipo en cuestión. así ocurre, por ejemplo, en un intercambiador de calor, cuyo rendimiento depende directamente de la conductividad térmica del material empleado en su construcción. En otros casos, estas propiedades no son tan determinantes, pero deberán ser tenidas en cuenta a la hora de seleccionar el material idóneo. Así, por ejemplo, un coeficiente de dilatación alto puede dar lugar a tensiones térmicas importantes en piezas con responsabilidad mecánica.

La temperatura es un factor externo de enorme importancia, ya que afecta a prácticamente todas las características de los materiales. Las propiedades mecánicas, eléctricas o magnéticas sufren importantes cambios cuando la temperatura varía, por lo que los efectos térmicos sobre estas propiedades deberán tenerse en cuenta siempre a la hora de dimensionar o seleccionar el material idóneo.

2.2.1 Conductividad o resistividad eléctrica

La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo para permitir el paso de la corriente eléctrica.

La conductividad es la inversa de la resistividad, por tanto, y su unidad es el S/m (siemens por metro) o Ω-1·m-1. Usualmente la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el campo eléctrico y la densidad de corriente de conducción:

No confundir con la conductancia (G), que es la facilidad de un objeto o circuito para conducir corriente eléctrica entre dos puntos.

Conductividad en diferentes medios

Los mecanismos de conductividad difieren entre los tres estados de la materia. Por ejemplo en los sólidos los átomos como tal no son libres de moverse y la conductividad se debe a los electrones. En los metales existen electrones cuasi-libres que se pueden mover muy libremente por todo el volumen, en cambio en los aislantes, muchos de ellos son sólidos iónicos, apenas existen electrones libres y por esa razón son muy malos conductores.

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Conductividad en medios líquidos

La conductividad en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.

La base de las determinaciones de la solubilidad es que las soluciones saturadas de electrólitos escasamente solubles pueden ser consideradas como infinitamente diluidas. Midiendo la conductividad específica de semejante solución y calculando la conductividad equivalente según ella, se halla la concentración del electrólito, es decir, su solubilidad.

La conductividad eléctrica se utiliza para determinar la salinidad (contenido de sales) de suelos y substratos de cultivo, ya que se disuelven éstos en agua y se mide la conductividad del medio líquido resultante. Suele estar referenciada a 25 °C y el valor obtenido debe corregirse en función de la temperatura. Coexisten muchas unidades de expresión de la conductividad para este fin, aunque las más utilizadas son dS/m (deciSiemens por metro), mmhos/cm (milimhos por centímetro) y según los organismos de normalización europeos mS/m (miliSiemens por metro).

Conductividad en medios sólidos

Según la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos, son materiales conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conducción se superponen, formándose una nube de electrones libres causante de la corriente al someter al material a un campo eléctrico. Estos medios conductores se denominan conductores eléctricos.

Explicación de la conductividad en metales

Antes del advenimiento de la mecánica cuántica, la teoría clásica empleada para explicar la conductividad de los metales era el modelo de Drude-Lorentz, donde que los electrones se desplazan a una velocidad media aproximadamente constante que es la velocidad límite asociada al efecto acelerador del campo eléctrico y el efecto desacelerador de la red cristalina con la que chocan los electrones produciendo el efecto Joule.

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Resistividad

Todas las sustancias se oponen en mayor o menor grado al paso de la corriente eléctrica, esta oposición es a la que llamamos resistencia eléctrica. Los materiales buenos conductores de la electricidad tienen una resistencia eléctrica muy baja, los aislantes tienen una resistencia muy alta.

Se le llama resistividad al grado de dificultad que encuentran los electrones en sus desplazamientos. Se designa por la letra griega rho minúscula (ρ) y se mide en ohm-metros (Ω•m).

Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es. Un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que uno bajo indicará que es un buen conductor.

Generalmente la resistividad de los metales aumenta con la temperatura, mientras que la resistividad de los semiconductores disminuye ante el aumento de la temperatura.

2.2.2 Constante dieléctrica

La constante dieléctrica o permitividad relativa de un medio continuo es una propiedad macroscópica de un medio dieléctrico relacionado con la permitividad eléctrica del medio.

En relación la rapidez de las ondas electromagnéticas en un dieléctrico es:

Donde k es la constante dieléctrica y km es la permeabilidad relativa

El nombre proviene de los materiales dieléctricos, que son materiales aislantes o muy poco conductores por debajo de una cierta tensión eléctrica llamada tensión de rotura. El efecto de la constante dieléctrica se manifiesta en la capacidad total de un condensador eléctrico o capacitor. Cuando entre los conductores cargados o paredes que lo forman se inserta un material dieléctrico diferente del aire (cuya permitividad es prácticamente la del vacío) la capacidad de almacenamiento de la carga del condensador aumenta. De hecho la relación entre la capacidad inicial Ci y la final Cf

vienen dadas por la constante eléctrica:

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Donde ε es la permitividad eléctrica del dieléctrico que se inserta.

Además el valor de la constante dieléctrica K de un material define el grado de polarización eléctrica de la substancia cuando esta se somete a un campo eléctrico exterior. El valor de K es afectado por muchos factores, como el peso molecular, la forma de la molécula, la dirección de sus enlaces (geometría de la molécula) o el tipo de interacciones que presente.

Cuando un material dieléctrico remplaza el vacío entre los conductores, puede presentarse la polarización en el dieléctrico, permitiendo que se almacenen cargas adicionales.

La magnitud de la carga que se puede almacenar entre los conductores se conoce como capacitancia ésta depende de la constante dieléctrica del material existente entre los conductores, el tamaño, la forma y la separación de los mismos.

2.2.3 Permeabilidad magnética

En física se denomina permeabilidad magnética a la capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar a través de sí los campos magnéticos, la cual está dada por la relación entre la inducción magnética existente y la intensidad de campo magnético que aparece en el interior de dicho material.

La magnitud así definida, el grado de magnetización de un material en respuesta a un campo magnético, se denomina permeabilidad absoluta y se suele representar por el símbolo μ:

Donde B es la inducción magnética (también llamada densidad de flujo magnético) en el material, y H es intensidad de campo magnético.

Para comparar entre sí los materiales, se entiende la permeabilidad magnética absoluta (μ) como el producto entre la permeabilidad magnética relativa (μr) y la permeabilidad magnética de vacío (μ0):

μ = μrμ0

Los materiales se pueden clasificar según su permeabilidad magnética relativa en:

ferromagnéticos, cuyo valor de permeabilidad magnética relativa es muy superior a 1.

paramagnéticos o no magnéticos, cuya permeabilidad relativa es aproximadamente 1 (se comportan como el vacío).

diamagnéticos, de permeabilidad magnética relativa inferior a 1.

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Los materiales ferromagnéticos atraen el campo magnético hacia su interior. Son los materiales que "se pegan a los imanes". Esa propiedad recibe el nombre de ferromagnetismo. Ejemplos de ellos son el hierro y el níquel.

Los materiales paramagnéticos son la mayoría de los que encontramos en la naturaleza. No presentan ferromagnetismo, y su reacción frente a los campos magnéticos es muy poco apreciable.

Los materiales diamagnéticos repelen el campo magnético, haciendo que éste pase por el exterior del material. En general, esta acción diamagnética es muy débil, y no es comparable al efecto que produce el campo magnético sobre los materiales ferromagnéticos. Un ejemplo de material diamagnético es el cobre.

Otro efecto de los campos magnéticos sobre los materiales es el antiferromagnetismo, que resulta en una polarización nula del material, pero produce una ordenación interna de éste.

2.2.4 Calor especifico

El calor específico es una magnitud física que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa de una sustancia o sistema termodinámico para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). En general, el valor del calor específico depende de dicha temperatura inicial. Se la representa con la letra (minúscula).

En forma análoga, se define la capacidad calorífica como la cantidad de calor que hay que suministrar a toda la masa de una sustancia para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius). Se la representa con la letra (mayúscula).

Por lo tanto, el calor específico es la capacidad calorífica específica, esto es donde es la masa de la sustancia.

Unidades

Unidades de calor

La unidad de medida del calor en el Sistema Internacional es el joule (J). La caloría (cal) también se usa frecuentemente en las aplicaciones científicas y tecnológicas. La caloría se define como la cantidad de calor necesario para aumentar en 1 °C la temperatura de un gramo de agua destilada, en el intervalo de 14,5 °C a 15,5 °C.Es decir, tiene una definición basada en el calor específico.

En el Sistema Internacional de Unidades, el calor específico se expresa en julios por kilogramo y por kelvin; otra unidad, no perteneciente al SI, es la caloría por gramo y por kelvin. Así, el calor específico del agua es aproximadamente 1 cal/(g·K) en un amplio intervalo de temperaturas, a la presión atmosférica; exactamente 1 cal·g-1·K-1 en el intervalo de 14,5 °C a 15,5 °C (por la definición de la unidad caloría).

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En los Estados Unidos, y en otros pocos países donde se sigue utilizando el Sistema Anglosajón de Unidades, el calor específico se suele medir en BTU (unidad de calor) por libra (unidad de masa) y grado Fahrenheit (unidad de temperatura).

La BTU se define como la cantidad de calor que se requiere para elevar un grado Fahrenheit la temperatura de una libra de agua en condiciones atmosféricas normales.

2.2.5 Conductividad térmica

La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a substancias con las que está en contacto. En el Sistema Internacional de Unidades la conductividad térmica se mide en W/(K·m). También se lo expresa en J/(s·°C·m)

La conductividad térmica es una magnitud intensiva. Su magnitud inversa es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.

El coeficiente de conductividad térmica(λ) 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. Es una propiedad intrínseca de cada material que varía en función de la temperatura a la que se efectúa la medida, por lo que suelen hacerse las mediciones a 300 K con el objeto de poder comparar unos elementos con otros. Es un mecanismo molecular de transferencia de calor que ocurre por la excitación de las moléculas. Se presenta en todos los estados de la materia pero predomina en los sólidos.

2.2.6 Dilatación térmica

Se denomina dilatación al cambio de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al cambio de temperatura que se provoca en ella por cualquier medio.

DILATACIÓN DE LOS SÓLIDOS.

Cualquiera que observe, lo que sucede a su alrededor, se da cuenta que muchos materiales se hacen más grandes cuando su temperatura se eleva. La descripción e la temperatura en términos del movimiento molecular aclara este fenómeno. Algunos cuerpos llegan a romperse, debido a las deformaciones resultantes de la dilatación térmica.

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DILATACIÓN DE LOS LÍQUIDOS

En realidad, cuando se calienta el líquido contenido en un recipiente, también se dilata el recipiente, de modo que a la dilatación que observamos es la dilatación aparente del líquido.

DILATACION DE UN GAS

1. - El aumento de volumen es directamente proporcional al aumento de temperatura, cuando la presión permanecer constante.

2. - El aumento de volumen es directamente proporcional al volumen inicial cuando la presión permanece constante.

Pero al tratarse de comprobar con distintos gases si cada uno tiene su coeficiente de dilatación a presión constante, nos encontramos con una cosa curiosa:

3. - El coeficiente de dilatación a presión constante tiene el mismo valor para todos los gases

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COMENTARIOS

Los ingenieros especializados en investigación trabajan para crear nuevos materiales o para modificar las propiedades de los ya existentes . Los ingenieros de diseño usan los materiales ya existentes , los modificados o los nuevos para diseñar o crear nuevos productos y sistemas . Algunas veces el problema surge de modo inverso : los ingenieros de diseño tienen dificultades en un diseño y requieren que sea creado un nuevo material por parte de los científicos investigadores e ingenieros. La búsqueda de nuevos materiales progresa continuamente . Por ejemplo los ingenieros mecánicos buscan materiales para altas temperaturas , de modo que los motores de reacción puedan funcionar mas eficientemente . Los ingenieros eléctricos procuran encontrar nuevos materiales para conseguir que los dispositivos electrónicos puedan operar a mayores velocidades y temperaturas .

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CONCLUSIONES

Las propiedades eléctricas son:

• CONDUCTORES: Son aquellos con gran número de electrones en la Banda de Conducción, es decir, con gran facilidad para conducir la electricidad (gran conductividad). Todos los metales son conductores, unos mejores que otros.

• SEMICONDUCTORES: Son materiales poco conductores, pero sus electrones pueden saltar fácilmente de la Banda de Valencia a la de Conducción, si se les comunica energía exterior. Algunos ejemplos son: el Silicio, el Germanio, el Arseniuro de Galio; principalmente cerámicos.

• AISLANTES O DIELECTRICOS: Son aquellos cuyos electrones están fuertemente ligados al núcleo y por tanto, son incapaces de desplazarse por el interior y, consecuentemente, conducir. Buenos aislantes son por ejemplo: la mica, la porcelana, el poliéster; en lo que integran una gran cantidad de materiales cerámicos y materiales polímeros.

Propiedades magneticas

es el ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. Un material ferromagnético es aquel que puede presentar ferromagnetismo. La interacción ferromagnética es la interacción magnética que hace que los momentos magnéticos tiendan a disponerse en la misma dirección y sentido. Ha de extenderse por todo un sólido para alcanzar el ferromagnetismo.

Propiedades térmicas

Como resultado de los gradientes de temperatura en el interior del cuerpo, debidos frecuentemente a calentamientos o enfriamientos en los que la temperatura externa cambia más rápidamente que la interna, se producen tensiones térmicas; los cambios dimensionales diferenciales restringen la dilatación o contracción libres de elementos.

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BIBLIOGRAFIA

Fundamentos de la ciencia en ingeniería de los materiales 2* edición, Smith, William, ed Mc Graw Hill, año de edición 1993, ficha bibliográfica: 620.11s663

Askeland Donald, PHULE Pradeep/Ciencia e ingeniería de los materiales/cuarta edición/ ed Thompson. (Calculo de propiedades mecanicas en base a ensayos de laboratorio).

www.wikipedia.es

www.elrincondelvago.com

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