PROPIEDADES T‰RMICAS TEMA 3 TECNOLOGA DE MATERIALES

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  • PROPIEDADES TRMICAS TEMA 3 TECNOLOGA DE MATERIALES
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  • 3.1 Conductividad trmica 3.2 Coeficiente de expansin trmica 3.3 Resistencia al choque trmico 3.4 Otras propiedades trmicas NDICE PROPIEDADES TRMICAS
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  • TECNOLOGA DE MATERIALES Ley de Fourier q (W/m 2 ) = (T 1 -T 2 ) / x Figura 3.1 Determinacin de la conductividad trmica 3.1 Conductividad trmica PROPIEDADES TRMICAS conductividad trmica Funcin del mecanismo de transferencia de calor que opera en las diferentes familias de materiales Rgimen estacionario
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  • TECNOLOGA DE MATERIALES 3.1 Conductividad trmica PROPIEDADES TRMICAS Aleaciones metlicas: movimiento de sus electrones libres = c e l /3 Calor especfico del electrn por unidad de volumen Velocidad a la que se desplazan en el interior del slido (2,5x10 5 ) Camino libre medio o camino que recorre el electrn sin sufrir perturbacin alguna (10 -7 m en los metales puros) (10 -9 m soluciones slidas)
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  • TECNOLOGA DE MATERIALES 3.1 Conductividad trmica PROPIEDADES TRMICAS Cermicas y polmeros: movimiento de los fonones = c p l /3 Calor especfico por unidad de volumen c p calor especfico por unidad de peso (kJ/kgK) densidad Velocidad de las ondas elsticas (~10 3 m/s) Recorrido libre medio (~10 -9 m ) En general estos materiales presentan valores de bajos Excepciones: grafito, nitruro de boro, carburo de silicio (estructuras cristalinas muy perfectas) De cualquier forma los menores valores de corresponden a los materiales porosos
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  • TECNOLOGA DE MATERIALES 3.1 Conductividad trmica PROPIEDADES TRMICAS Flujo de calor transitorio (por ejemplo aplicar o retirar directamente una fuente de calor sobre la regin de un material) q = f (difusividad trmica del material (a) ) a = / c p (m 2 /s)
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  • TECNOLOGA DE MATERIALES 3.1 Conductividad trmica PROPIEDADES TRMICAS
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  • TECNOLOGA DE MATERIALES 3.1 Conductividad trmica PROPIEDADES TRMICAS
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  • TECNOLOGA DE MATERIALES 3.2 Coeficiente de expansin trmica PROPIEDADES TRMICAS Coeficiente de expansin trmica () refleja el aumento de longitud que experimenta un material cuando se calienta = / T = l/l 0 / T Figura 3.3 Determinacin del coeficiente de expansin lineal Mat. Istropos coeficiente de expansin trmica volumtrico=3 Mat. anistropos coeficiente de expansin trmica depende de la direccin en que se mida normalmente es inversamente proporcional a la temperatura de fusin
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  • TECNOLOGA DE MATERIALES 3.2 Coeficiente de expansin trmica PROPIEDADES TRMICAS Tabla 3.2 Coeficientes de expansin trmica de los materiales
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  • TECNOLOGA DE MATERIALES 3.2 Coeficiente de expansin trmica PROPIEDADES TRMICAS Tener especialmente en cuenta los coeficientes de expansin trmica cando ser realicen uniones con materiales disimilares
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  • TECNOLOGA DE MATERIALES 3.3 Resistencia al choque trmico PROPIEDADES TRMICAS = E T/ C = T C cte 1 si es unidireccional (1-) si es bidireccional (1-2) si es tridireccional (la restriccin del movimiento) coeficiente de Poisson La resistencia al choque trmico mide el mximo cambio sbito de temperatura a que un material es capaz de soportar sin romperse T* = u C/ E; ( u = TS ) T = u C/ E = f(1/a)=f(c p /) RCHT = u / E c p
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  • TECNOLOGA DE MATERIALES 3.4 Otras propiedades trmicas PROPIEDADES TRMICAS Temperatura de fusin Temperatura de ablandamiento Temperatura de transicin
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  • TECNOLOGA DE MATERIALES 3.4 Otras propiedades trmicas trmicas PROPIEDADES TRMICAS
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  • TECNOLOGA DE MATERIALES 3.4 Otras propiedades trmicas PROPIEDADES TRMICAS Fluencia propiedad mecnica T > 0,4T m (K)