Para finalizar el material para un producto o aplicación de ingeniería, debemos tener el conocimiento de propiedades físicas de los materiales. Las propiedades físicas de un material son las que pueden observarse sin que cambie la identidad del material. Algunas de estas propiedades típicas de un material se enumeran a continuación…
- Densidad
- La gravedad específica
- Estado Cambiar las temperaturas
- Coeficientes de expansión térmica
- Calor específico
- Calor latente
- Fluidez
- Capacidad de soldadura
- Elasticidad
- Plasticidad
- Porosidad
- Conductividad térmica
- Conductividad eléctrica
Densidad de los materiales
La densidad de un material o sustancia se define como la masa por unidad de volumen. Se representa como la relación de la masa con el volumen de un material. Se denota por . Su unidad en Sistema SI es Kg/m3.
Si m es la masa de material en Kg, V es el volumen de material en metros3.
Luego la densidad del material,
Gravedad específica de los materiales
Se define como la relación de la densidad del material con respecto a la densidad de un material o sustancia de referencia. No tiene ninguna unidad. A veces también se denomina densidad relativa. Para el cálculo de la gravedad generalmente se considera el agua como sustancia de referencia.
Temperaturas de cambio de estado
Generalmente una sustancia tiene tres estados llamados estado sólido, estado líquido y estado gaseoso. La temperatura de cambio de estado es la temperatura a la que la sustancia cambia de un estado a otro.
La temperatura de cambio de estado son de los siguientes tipos-
Punto de fusión…Es la temperatura (en oC o K) en el que la sustancia pasa del estado sólido al líquido.
Punto de ebullición…Es la temperatura (en oC o K) en el que la sustancia pasa de estado líquido a estado gaseoso.
Punto de congelación…Es la temperatura (en oC o K) en la que un líquido cambia de estado líquido a sólido. Teóricamente es igual al punto de fusión. Sin embargo, prácticamente se puede observar alguna diferencia.
Coeficiente de expansión térmica
Cuando un material se calienta, se expande, por lo que sus dimensiones cambian. El coeficiente de expansión térmica, representa la expansión en el material con el aumento de la temperatura. Los coeficientes de expansión térmica son de tres tipos, a saber…
Coeficiente de Expansión Térmica Lineal
El cambio en la longitud de un objeto debido al cambio de temperatura está relacionado con el coeficiente de expansión térmica lineal. Se denota porL”
Donde, l es la longitud inicial del objeto, l es el cambio de longitud, t es el cambio de temperatura. La unidad deL es por oC.
Coeficiente de expansión térmica de la zona
El cambio de área de un objeto debido al cambio de temperatura está relacionado con el coeficiente de expansión térmica del área. Está denotado por A.
Donde, l es la longitud inicial del objeto, A es el cambio de longitud, t es el cambio de temperatura. La unidad deA es por oC.
Coeficiente de expansión térmica del volumen
El cambio de volumen de un objeto debido al cambio de temperatura está relacionado con el coeficiente de expansión térmica de volumen. Se denota porV”
Donde, l es la longitud inicial del objeto, V es el cambio de longitud, t es el cambio de temperatura. La unidad deA es por oC.
El calor específico de los materiales
El calor específico de un material se define como la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de la masa unitaria del material en 1oC. Se denota por S.
Donde, m es la masa de material en Kg. Q es la cantidad de calor dada al material en Joule. t es el aumento de la temperatura. La unidad de calor específico en el sistema SI es Joule/Kg oC.
El calor latente de los materiales
El calor latente de un material se define como la cantidad de calor requerida/liberada por el cambio de masa unitaria de un material de un estado a otro estado (cambio de fase). Se denota por L. El calor latente viene dado por,
Donde, Q es la cantidad de calor requerida/liberada por el material (en joule), m es la masa del material (en Kg). La unidad de calor latente en el sistema SI es Joule/Kg.
Fluidez de los materiales
Es una propiedad de la materia que representa la facilidad con la que un material puede fluir en estado líquido. Es el recíproco a la viscosidad del material líquido.
Capacidad de soldadura de los materiales
Es la propiedad de un material que presenta la facilidad con la que se pueden soldar las dos piezas de material aplicando presión o calor o ambos.
Elasticidad de los materiales
Es la propiedad de un material por la cual recupera sus dimensiones originales al quitarle la carga o la fuerza.
Plasticidad de los materiales
Cuando seguimos aumentando la carga más allá del límite de la elasticidad, el material mantiene su estado de moldeado. Esta propiedad de los materiales se llama plasticidad.
Porosidad de los materiales
Cuando un material está en condiciones de fusión, contiene algunos gases disueltos dentro del material. Cuando el material se solidifica, estos gases se evaporan y dejan vacíos. La porosidad del material representa la cantidad de vacíos en los materiales sólidos.
Conductividad térmica de los materiales
Es la propiedad de un material que representa la facilidad con la que el calor puede ser conducido por un material.
La conductividad térmica de un material puede definirse como la cantidad de calor transmitida por unidad de espesor de material normal a la superficie de área unitaria en tiempo unitario cuando el gradiente de temperatura a través de la pieza de material es unidad en estado estable.
Su unidad en el sistema SI es el vatio por metro por K.
Conductividad eléctrica de los materiales
Es la propiedad de los materiales lo que representa la facilidad con la que la electricidad puede ser conducida por el material. Se denota por . Es el recíproco de resistividad de material. Su unidad es el metro.
