Download Apunte Nº2 (Propiedades físicas de los materiales)

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Son las propiedades básicas de la materia, y
son consecuencia de fenómenos motivados
por agentes físicos exteriores.
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Es la cantidad de masa en un determinado
volumen.
Densidad absoluta = masa del cuerpo /
volumen del cuerpo
Unidades: g /cm ³, Kg/m ³, Kg/ L.
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Densidad del agua a 4°C = 1 g/cm ³
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Densidad del aire a 0°C = 1,29 Kg/m ³,1 Atm.
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Densidad del aire a 0°C = 6,5 Kg/m ³, 5 Atm.
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Al : 2,7 (Kg/dm ³)
Zn : 7,2 (Kg/dm ³)
Acero : 7,83 (Kg/dm ³)
Hielo : 0,92 (Kg/dm ³)
Hg : 13,6 (Kg/dm ³)
Cu : 8,9 (Kg/dm ³)
H2O: 1(Kg/dm ³)
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Es el peso en un determinado volumen.
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Peso Esp.= Peso del cuerpo / Volumen
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Unidades: N / L, Kgf / m ³,…
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Peso Esp. = Densidad Abs. x Gravedad
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Calcular el peso de una barra de acero de 20
cm x 50 cm x 10 cm.
Datos: ρacero = 7.83 Kg / dm³
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γ= ρacero x g ; g = 10 m/ s²
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γ= 7.83 Kg / dm³ x 10 m/ s² = 78.3 N / L ;
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V = 10000 cm³ = 10 L
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w = γ x V = 78.3 N / L x 10L = 783 N = 78.3
Kgf
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w= peso
 La
temperatura es una medida de
la energía cinética de los átomos
de un cuerpo.
Escala absoluta Kelvin ( °K ).
Solo tiene números positivos. En el cero Kelvin
se detiene la agitación molecular.
 Escala Centígrada o Celsius (°C).
Tiene números positivos y negativos. Es una
escala relativa.
 Escala Fahrenheit (°F).
Tiene números positivos y negativos. Es una
escala relativa.
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 °K
= °C + 273
 °F
= 9/5 x °C + 32
 Casi
todos los sólidos se dilatan
cuando
se
calientan,
e
inversamente se encogen al
enfriarse.
Esta
dilatación
o
contracción es pequeña, pero sus
consecuencias son importantes.
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Un puente de metal de 50 m. de largo que
pase de 0°C a 50ºC podrá aumentar unos 12
cm. de longitud; si sus extremos son fijos se
engendrarán tensiones sumamente peligrosas
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Aluminio 0,000024 (cm / °C)
Bronce 0,000018
Hormigón 0,000018
Cobre 0,000017
Fundición de hierro 0,000012
Acero 0,000013
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La conductividad térmica es una propiedad
física de los materiales que mide la capacidad
de conducción de calor.
Lo inverso de la conductividad térmica es la
resistividad térmica, que es la capacidad de
los materiales para oponerse al paso del
calor.
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Es elevada en metales y en general en
cuerpos continuos, y es baja en los
gases, siendo muy baja en algunos
materiales especiales como la fibra de
vidrio y aislapol, que se denominan
por eso, aislantes térmicos. Para que
exista conducción térmica hace falta
una sustancia, de ahí que es nula en el
vacío ideal, y muy baja en ambientes
donde se ha practicado un vacío
elevado.
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La conductividad eléctrica es la capacidad
de un cuerpo de permitir el paso de la
corriente eléctrica a través de sí.
Varía con la temperatura.
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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.
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Según la teoría de los semiconductores, son
materiales conductores, aquellos en que se
forma una nube de electrones libres causante
de la corriente al someter al material a un
campo eléctrico.
Estos medios conductores se denominan
conductores eléctricos.
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Se mide en Siemens / metro = (1 / Ω) x (1 / m)
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Plata : 63.010.000 Siemens / metro, a 20ºC.
La conductividad eléctrica más alta de
cualquier metal.
Cobre: 59.600.000 Siemens / metro, a 20ªC.
Agua potable: 0.0005 a 0.05 Siemens /
metro.
Agua desionizada: 0,0000055 Siemens /
metro
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Es una magnitud física que indica la
capacidad de un material para almacenar
energía interna en forma de calor.
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De manera formal es la energía necesaria
para incrementar en una unidad de
temperatura una cantidad de sustancia;
usando el SI es la energía necesaria para
elevar en un 1 K la temperatura de 1 kg de
masa.
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Las propiedades magnéticas de los materiales
se clasifican siguiendo distintos criterios.
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Una de las clasificaciones de los materiales
magnéticos
—que
los
divide
en
diamagnéticos,
paramagnéticos
y
ferromagnéticos— se basa en la reacción del
material ante un campo magnético.
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Diamagnético:
Que
tiene
menor
permeabilidad magnética que el vacío, y es
repelido por la acción de un fuerte imán.
Paramagnético:
Que
tiene
mayor
permeabilidad magnética que el vacío y es
ligeramente atraído por los imanes.
Ferromagnetismo:
Propiedad
de
los
materiales que, como el hierro, tienen muy
alta permeabilidad magnética, se imantan y
pueden llegar a la saturación.
 En
física
se
denomina
permeabilidad magnética a la
capacidad de una sustancia o
medio para atraer y hacer pasar a
través de ella campos magnéticos.
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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 (µo):
µ
= µr x µo
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Un material ferromagnético acaba perdiendo
sus propiedades magnéticas cuando se
calienta. Esta pérdida es completa por encima
de una temperatura conocida como punto de
Curie, llamada así en honor del físico francés
Pierre Curie, que descubrió el fenómeno en
1895. (El punto de Curie del hierro metálico
es de unos 770 °C).
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El electroimán, por ejemplo, es la base del
motor eléctrico y el transformador.
El
desarrollo
de
nuevos
materiales
magnéticos ha influido notablemente en la
revolución
de
los
ordenadores
o
computadoras.
Los materiales magnéticos también son
componentes importantes de las cintas y
discos para almacenar datos.
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En la exploración mediante resonancia
magnética
nuclear,
una
importante
herramienta de diagnóstico empleada en
medicina, se utilizan campos magnéticos de
gran intensidad.
Los trenes de levitación magnética levitan
sobre la vía mediante un sistema de
suspensión magnética, con lo que reducen o
eliminan la vibración, el rozamiento y el
ruido.
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En general podemos definir el brillo como
una relación entre la cantidad de luz que
incide en la superficie del mineral y la
cantidad de luz que se refleja.
En general, el brillo es función del índice
de refracción de la superficie, del grado
de absorción de la luz incidente y de
otros factores, como las características
concretas de la superficie observada (por
ejemplo: grado de lisura y pulimento).
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Existen cuatro grandes clases de brillos
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Metálico
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Submetálico
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No metálico
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Mate
 Es
el característico de los
minerales que son totalmente
opacos a la luz y de raya
negra. Es típico de los
elementos
nativos
(por
ejemplo: cobre nativo), los
sulfuros (por ejemplo: galena)
y de otros grupos minerales
A
veces, la separación entre el
brillo metálico y no metálico no
está bien definida, entonces se
establece
una
categoría
intermedia
denominada
brillo
submetálico
(por
ejemplo:
grafito).
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Los minerales con brillo no metálico es
característico de minerales transparentes y
que tienen raya blanca o de color claro. Se
pueden subdividir en diferentes grupos en
función de la característica del brillo:
Adamantino o diamantino: Presenta un reflejo
fuerte y brillante como el diamante.
Vítreo: Tiene el brillo del vidrio.
Resinoso: Tiene el brillo de la resina.
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Nacarado: Tiene el brillo de la perla.
Sedoso: Como la seda. Es característico de los
minerales que cristalizan en fibras (por
ejemplo: sillimanita (fibrolita), SiO5Al2).
Céreo o graso: Su aspecto recuerda al de la
cera, es típico de los minerales transparentes
(por ejemplo: talco).
 Cuando
un
mineral
no
presenta ningún brillo se le
denomina mate. Esto sucede
en algunos minerales terrosos.
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El color es la sensación producida por los
rayos luminosos al impresionar los órganos
visuales (ojos) en función de la longitud de
onda.
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Todo cuerpo iluminado absorbe una parte de
las ondas electromagnéticas y refleja las
restantes. Las ondas reflejadas son captadas
por el ojo e interpretadas como colores según
las longitudes de ondas correspondientes.
El ojo humano sólo percibe el color
cuando la iluminación es abundante.
Con poca luz vemos en blanco y
negro.
El color blanco resulta de la
superposición de todos los colores,
mientras que el negro es la ausencia
de color.
 La luz blanca puede ser descompuesta
en todos los colores (espectro) por
medio de un prisma. En la naturaleza
esta descomposición da lugar al arco
iris.
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La rugosidad superficial es el conjunto de
irregularidades de la superficie real, definidas
convencionalmente en una sección donde los
errores de forma y las ondulaciones han sido
eliminados.
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Se consideran las piezas en bruto, aquellas
que se han de utilizar tal y como se
obtienen después de su proceso de
fabricación (fundidas, forja, laminación,
etc.)
Las piezas mecanizadas por arranque de
viruta consiguen un determinado grado de
calidad superficial que es mejorado en un
posterior acabado con métodos abrasivos
de rectificado y lapeado.
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Es una operación de mecanizado en la que se
frotan dos superficies con un abrasivo de
grano muy fino entre ambas, para mejorar el
acabado y disminuir la rugosidad superficial.
 Es
la micra o micrón (1micra=
1 μm = 0,000001 m = 0,001
mm) y se utiliza la micro
pulgada
en
los
países
anglosajones.
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Para medir la rugosidad de las piezas se
utilizan unos instrumentos electrónicos de
sensibilidad
micrométrica
llamados
rugosímetros que determinan con rapidez la
rugosidad de las superficies.
Los rugosímetros miden la profundidad de la
rugosidad media expresada en micras.
Los rugosímetros pueden ofrecer la lectura de
la rugosidad directa en una pantalla o
indicarla en un documento gráfico.
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La difusión es un proceso físico irreversible,
en el que partículas materiales se introducen
en un medio que inicialmente estaba ausente
de ellas aumentando la entropía del sistema
conjunto formado por las partículas
difundidas o soluto y el medio donde se
difunden o disolvente.