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Laboratorio 3de tecnologia_de_materiales[1]

  1. 1. TECNOLOGIA DE MATERIALES LABORATORIO 31
  2. 2. TECNOLOGIA DE MATERIALESOBJETIVOS Diferenciar e identificar los diferentes propiedades de los materialesmetálicos mas utilizados en el mundo industrial para sus diferentes aplicaciones Realizar sus respectivas pruebas de cada uno de los metales según sus respectivas composiciones moleculares Comprobar mediante métodos físicos la diferencia y cualidades de cada metal al ser sometido por distintas pruebas de ensayos. 1. IMPLEMENTOS DE SEGURIDAD 2. HERRAMIENTAS Y EQUIPOS Martillo de peña. Tornillo de banco Desarmadores planos. Balanza Mesas de trabajo. Probeta graduada Cocina eléctrica Transportado 3. MATERIALES Módulos con muestras de diversos materiales metálicos para realizar sus respectivas pruebas Probetas para el ensayo de las distintas pruebas que pide la guía 2
  3. 3. TECNOLOGIA DE MATERIALES3
  4. 4. TECNOLOGIA DE MATERIALES INSTRUCCIONES DE TRABAJO !Trabajar en forma ordenada. Nunca juntar instrumentos de comprobacióny medición con otras herramientas.4. TAREAS A DESARROLLARSE EN EL LABORATORIO PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Estos materiales pueden tener diferentes propiedades: térmicas, eléctricas, químicas, mecánicas y tecnológicas.4.1. OBJETIVOS: Reconocer las principales propiedades de los diversos materiales, por la cual se utilizan más en la industria. Las propiedades a examinar serán las siguientes: Densidad Dureza Magnetismo Conductividad térmica Fatiga Elasticidad Tracción 4
  5. 5. TECNOLOGIA DE MATERIALES PROPIEDAD DE DENSIDAD 4.1.1. Equipos y materiales Probeta graduada Muestra de plomo Balanza digital Muestra de bronce Muestras de acero Muestra de latón de construcción Muestra de corriente aluminio Muestra de cobre 4.1.2. CONOCIMIENTOS RELACIONADOS CON LA TAREA La densidad es la relación que hay entre la masa y el volumen de un cuerpo y se puede determinar mediante la expresión: La masa es numéricamente igual al peso cuando se mide en gramos y dentro de nuestro planeta. El principio de Arquímedes nos enseña que el volumen desalojado por los cuerpos pesados sobre un líquido determina el volumen de dicho cuerpo. 4.1.3. PROCEDIMIENTO Seguridad RIESGO DESCRIPCIÓN DEL PELIGRO Posibles cortes por no usar guantes de seguridad o fracturas cortes en el cuerpo por mala manipulación de los materiales Posible caídas de materiales por no tener orden y limpiezaOrden y limpieza 5
  6. 6. TECNOLOGIA DE MATERIALES Determinar la masa de cada uno de los materiales de ensayo (utilizando la balanza). Determinar el volumen del material de ensayo (por diferencia de volúmenes, utilizando la probeta graduada). Calcular la densidad. Buscar en tablas la densidad del material ensayado (comparar ambos valores de densidad). Repetir los mismos pasos para los otros materiales. material M V Densidad (g) ensayoCobre 33 3.8 8.68 8.93Bronce 27 3.7 7.29 7.40 – 8.90Aluminio 19 7.0 2.71 2.70Latón 8 0.9 0.889 8.40 – 8.70plomo 6 1 6 11.305.1.4. Análisis de resultados Densidad de los Materiales 0.889 5 4 2.71 3 6 2 7.29 1 8.68 Series1 ( / ^3) 0 2 4 6 8 10 Cu Cu-Sn Pb Al Cu-Zn 1 2 3 4 55.1.5. Conclusiones 6
  7. 7. TECNOLOGIA DE MATERIALES El método de ensayo para determinar la densidad ¿se puede aplicar a todos los materiales? ¿a cuales cree usted que no seria posible de realizarla? Fundamente sus respuestas. Si, por que todo material tiene un volumen y masa correspondiente (excepto los gaseosos) y solo materiales con mayor densidad del agua. Con ayuda de la tabla de densidades y de los resultados obtenidos: ¿para que materiales son validas las siguientes afirmaciones?  El cobre tiene aproximadamente 3 veces la densidad delatón  El material con mayor densidad es el plomo y con la menor densidad es aluminio. PROPIEDAD DE DUREZA5.2.1. EQUIPOS Y MATERIALESProbetas de materiales de: Aluminio Cobre Acero Vidrio Acrílico Latón5.2.2. CONOCIMIENTOS RELACIONADOS CON LA TAREADUREZA: es el grado de opción de un material a ser rayado o penetrado decualquier forma por otro material.5.2.3. PROCEDIMIENTO 7
  8. 8. TECNOLOGIA DE MATERIALES Seguridad RIESGO DESCRIPCIÓN DEL PELIGRO Al momento de probar la dureza de cada metal usar guantes Cortes punzante y mucha concentración para evitar un accidente El no usar protección visual conlleva a una caída de virutaDaño a la vista metálica en la vista Determinar mediante el rayado sucesivo de uno contra otro, la dureza de los materiales de ensayo. Ordenarlos de manera decreciente en el cuadro respectivo Nº MATERIAL 1º Vidrio 2º Acero Más duro 3º Latón 4º Cobre 5º 6º Acrílico Más blando 7º aluminio 5.2.4. ANALISIS DEL RESULTADOS En la experiencia se observa la dureza de diversos tipos de metales. ¿Si realizamos la experiencia con diversos tipos de materiales sintéticos obtendremos un resultado similar o todos los materiales sintéticos tienen la misma dureza? Respuesta: Parcialmente correcto 8
  9. 9. TECNOLOGIA DE MATERIALES5.2.5 Conclusiones ¿un material no metálico puede ser mas duro que un metal? Explique con ejemplos. Si ponemos de ejemplo el aluminio como un material metálico y el vidrio como un material no metálico, en este caso el material más duro vendría a ser el vidrio, también si comparamos el cobre con el diamante acá el material más duro vendría ser el diamante puesto el diamante es un no metal esta compuesto de carbono. ¿Cual es el metal más duro. De los que usted ha ensayado? Y el ¿metal menos duro? Metal más duro es el acero y el menos duro es el aluminio ¿se toma en cuenta la propiedad de la dureza cuando se construyen partes industriales? Mencione un ejemplo Si, por ejemplo en la fabricación de puentes, molinos, muelles de automóviles, etc. PROPIEDAD DE MAGNETISMO5.3.1. EQUIPOS Y MATERIALES Imán Regla graduada Probetas de aluminio, bronce, hierro fundido, acero de construcción5.3.2. CONOCIMIENTOS RELACIONADOS CON LA TAREA 9
  10. 10. TECNOLOGIA DE MATERIALES El magnetismo es una propiedad de varios metales, el que se utiliza para diversas aplicaciones tecnológicas sobre todo en la electrotecnia. También puede ser una propiedad no deseada en algunos casos, por que se le debe eliminar las propiedades magnéticas de determinados componentes, utilizando equipos especiales.5.3.3. PROCEDIMIENTO Seguridad RIESGO DESCRIPCIÓN DEL PELIGRO Al momento de probar la dureza de cada metal usar guantes Cortes punzante y mucha concentración para evitar un accidente El no usar protección visual conlleva a una caída de virutaDaño a la vista metálica en la vista Determinar cual de los materiales de ensayo son o no son magnéticos Para los materiales no magnéticos, indicar con una aspa en la alternativa que corresponda Para los materiales magnéticos, medir la distancia máxima desde la cual el material es atraído por el imán Anotar la distancia del paso anterior en el recuadro correspondiente Identificar específicamente, en función de las distancias obtenidas, el nombre de los materiales magnéticos.Nº Materiales Magnético 10
  11. 11. TECNOLOGIA DE MATERIALES Distancia SI (mm)1 aluminio 2 Bronce 3 Fierro fundido 40 4 Acero de construcción 55 5 Acero inoxidable 5.3.4. ANALICIS DE RESULTADOS ¿Se puede afirmar que existe un grupo de metales que tienen propiedades magnéticas? ¿Cuáles son? Si, los metales que contienen fe y otros como son el ferro magnético como el hierro (Fe), cobalto (Co), níquel Ni, acero suave.5.3.5. CONCLUSIONES ¿Qué material no se puede sujetar utilizando la fuerza magnética?  Al  Br  Cu  Acero inoxidable Que aplicaciones técnicas industriales emplean la propiedad del magnetismo. Mencionar ejemplos  Grúas de los puertos  Fajas transportadoras de minerales para separar el fe de otro metal  Electroimanes para levantar chatarra  Maquinas eléctricas (generadores, dinamos ) PROPIEDADES DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA 11
  12. 12. TECNOLOGIA DE MATERIALES5.4.1. EQUIPOS Y MATERIALES Calentador eléctrico Termómetro digital Tenazas Probeta de acero de construcción, latón, aluminio, cobre Tabla de conductividad5.4.2. CONOCIMIENTOS RELACIONADOS CON LA TAREALa conductividad térmica será de importancia para determinadas parte deequipos y maquinas industriales que requieren de esa propiedad para sufunción. También junto a la conductividad térmica se deberá evaluar laspropiedades de algunos materiales, que tiene resistencia a la propagación delcalor o también denominados materiales aislantes térmicos.5.4.3. PROCEDIMIENTOSeguridad. RIESGO DESCRIPCIÓN DEL PELIGRO Al momento de probar la dureza de cada metal usar guantes Cortes punzante y mucha concentración para evitar un accidente El no usar protección visual conlleva a una caída de virutaDaño a la vista metálica en la vista Colocar los materiales de ensayo sobre el calentador eléctrico. Calentar los materiales de ensayo por un espacio de 5 minutos. Sin desconectar el calentador eléctrico, calibrar el termómetro digital. Tomar simultáneamente la temperatura de los materiales en el extremo opuesto al calentador. Anotar las temperaturas Graficar en forma de barras la temperatura vs. Material. 12
  13. 13. TECNOLOGIA DE MATERIALESTIEMPO Temperatura (°C)(MINUTOS)20 94.6 87.0 88.2 95.815 89.4 94.8 83.6 82.810 85.2 84.2 76.4 76.805 77.4 76.4 69.0 72.2Masa (g) 153 g 54g 177g 165gmaterial 1 2 3 4 Acero aluminio cobre bronceNOTA ESTO SE MIDIO APROXIMADAMENTE A 20 CENTIMETROS5.4.4 ANÁLISIS DE RESULTADOSBuscar en tablas los valores de conductividad térmica compare sus resultadoscon los valores de conductividad térmica de tablas. material Conductividad calorífica, λ 1 Acero corriente 0.2 % C 32.2 2 Aluminio 207.2 3 Cobre 379.4 4 bronce 125.35.4.5. CONCLUSIONES 13
  14. 14. TECNOLOGIA DE MATERIALES 1. ¿En qué casos utilizaría materiales de buena conductividad térmica? Se utilizaría en actividades que requieran que el intercambio de calor de un medio a otro sea rápido, como por ejemplo el intercambiador de calor. 2. ¿En qué casos utilizaría materiales de mala conductividad térmica? En actividades que requieran conservar mejor el calor y no se difundarápidamente, como por ejemplo calderos. 3. El material de la experiencia que, mejor conduce el calor es el cobre y el pero es el acero de construcción. 4. ¿Si los resultados de pregunta, 3 concuerdan con los suyos? En qué caso de ser así ¿a qué lo atribuye? A una mala medición de temperaturas Al no medir simultáneamente la temperatura de los materiales A un mal contacto entre las varillas y la cocinilla A l tener diferentes longitudes de las varillas y tomar la temperatura almedio de cada una PROPIEDAD DE RESISTENCIA A LA FATIGA5.5.1. EQUIPOS Y MATERIALES Dispositivo de ensayo de fatiga Materiales de prueba de acero de construcción, cobre, aluminio, PVC.5.5.2. CONOCIMIENTOS RELACIONADOS CON LA TAREALas partes construidas principalmente con metales pueden ser sometidas acargas alternas o constantes por un determinado tiempo y no ser destruidas. 14
  15. 15. TECNOLOGIA DE MATERIALESEsta propiedad es muy importante para la construcción d estructuras quesoportan este tipo de cargas.5.5.3. PROCEDIMIENTO. Seguridad RIESGO DESCRIPCIÓN DEL PELIGRO Al momento de probar la dureza de cada metal usar guantes Cortes punzante y mucha concentración para evitar un accidente El no usar protección visual conlleva a una caída de virutaDaño a la vista metálica en la vista Colocar el material en la ranura del dispositivo de ensayo. Ajustar el material de ensayo. Doblar hasta los topes del dispositivo en ambos lados repetidamente contando el numero d veces que se dobla. Determinar el número de veces que se dobló el material hasta producir su rotura. Registrar los valores en la tabla y graficar en forma de barras.MATRIAL ACERO COBRE ALUMINIO BRONCE PVC3 5 7  12  1.5.4. ANÁLISIS DE RESULTADOS El material metálico con mayor resistencia a la fatiga es: el cobre El material metálico con menor resistencia a la fatiga es:el aluminio 15
  16. 16. TECNOLOGIA DE MATERIALES ¿qué entiende por “fatiga” de un material? La fatiga es un mecanismo de desgaste que se presentan en elementos mecánicos tales como por ejemplo en los engranajes, rodamientos, entre otros. ¿qué materiales son los más apropiados para la fabricación de partes dobladas a las cuales se les debe aplicar fuerza variable? El cobre, el pvc, etc.5.5.5. CONCLUSIONES Lafatiga en los metales seproduce por la acción de las cargas variables y la concentración de tensiones Las cargas en su mayoría son variables, solo que en algunos casos, su frecuencia de variación es tan pequeña que se puede decir que el componente trabaja en condiciones estáticas. PROPIEDAD DE LA ELASTICIDAD5.6.1. EQUIPOS Y MATERIALES Dispositivo de ensayo de elasticidad.16
  17. 17. TECNOLOGIA DE MATERIALES Martillo de goma Probetas de cobre, acero de aleado, latón y aluminio. Llave hexagonal.5.6.2. CONOCIMIENTOS RELACIONADOS CON LA TAREALa elasticidad de un material representa la capacidad para que una vez queuna fuerza deja de actuar sobre un material, éste regresa a su posición inicialsin haber sufrido una deformación.La propiedad de elasticidad se aplica en muchos componentes industriales.5.6.3. PROCEDIMIENTO Seguridad RIESGO DESCRIPCIÓN DEL PELIGRO Al momento de probar la dureza de cada metal usar guantes Cortes punzante y mucha concentración para evitar un accidente El no usar protección visual conlleva a una caída de virutaDaño a la vista metálica en la vista Sujetar el dispositivo de ensayo en el tornillo de banco Enderezar el material utilizando el martillo de goma. Colocar el material en el dispositivo de ensayo. Ajustar manualmente el tornillo hasta lograr la verticalidad del material. Doblar hasta el tope del dispositivo, empujando dese la base. Determinar el ángulo de retroceso debido a la elasticidad. Retirar el material Registrar los valores en la tabla y graficar en barras verticales. 17
  18. 18. TECNOLOGIA DE MATERIALES NOTA: El ángulo entre la vertical y el tope en el dispositivo es de 45° (si hubiese)RESULTADOSÁngulo deretroceso (°)12 20, 4011 30, 5010 609 808 707 40 106 50, 30, 605 20 904 70 20, 50 503 10 10,40,60,90 10,20,30,402 30,70 60, 701 80 80, 900 90 material latón cobre acero aluminio5.6.5. ANÁLISIS D RESULTADOS 1. La elasticidad es:Capacidad de un material para retornar a su posición original 18
  19. 19. TECNOLOGIA DE MATERIALES 2. El material con mayor elasticidad es: el cobre 3. El material menos elástico es: el aluminio 4. ¿los materiales blandos tienen mayor retroceso elástico qué los duros? 5. ¿es lo mismo elasticidad que plasticidad? No; plasticidad es cuando un material cambia su forma permanentemente sin llegar a la ruptura. 6. Mencione ejemplos en los cuales un material se encuentra sometido a elasticidad. Están los resortes, muelles de los automóviles, las columnas de los edificios, etc.5.6.6. CONCLUSIONES Se logro diferenciar las densidades de las masas de cada uno de los materiales que se utilizo comparando con la tabla de densidades según la guía nos arrojó casi un promedio de margen de error un 0.1 a 0.3 % excepto el plomo que su volumen y su peso varia mucho mas de lo normal con un margen de error de casi un 20%. Se observo que el cobre es el más denso y el zinc es el metal que tiene menos densidad según la tabla que se aprecia en el análisis de resultados. Se analizo cada uno de los materiales para comprobar su dureza dando como resultado final que el vidrio es el material más duro pero no resistente y el aluminio es el material mas blando pero si el más resistente. Comprobamos que de todos los metales trabajados en el taller el Fe y el acero de construcción tienen mayor atracción magnética en poca distancia; mientras el bronce, el aluminio, acero inoxidable no son atraídos magnéticamente por el imán. Según su conductividad térmica de estos materiales: 19
  20. 20. TECNOLOGIA DE MATERIALES El acero y el aluminio son los que rápidamente sus moléculas se excitan más que los del cobre y bronce. A esto deducimos que el acero y el aluminio son más rápidos en poder ser fundidos y nuevamente procesados con mayor facilidad. Comprobando la fatiga de ciertos materiales se logro hallar una gran diferencia entre el cobre, acero y aluminio con respecto al PVC que su punto de fatiga de este ultimo fue de mayor resistencia que los demás. En la elasticidad el cobre fue comprobadamente el más elástico que los demás materiales.DIFICULTADES HALLADAS DURANTE EL DESARROLLO DEL LABORATORIO Al instante de encontrar los materiales como por ejemplo el plomo que esta totalmente escaso en el taller Solo uno constaba de una balanza para realizar sus respectivos pesos lo cual atrasaba un poco el trabajo que se realizaba en equipo De la misma manera el que había solo una cocina eléctrica para realizar las mediciones de las varillas metálicas.OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES: Que al momento de tomar las medidas de los ángulos no era de mucha precisión por que esta no estaba totalmente fijo. PROPIEDADES 20 FÍSICAS QUÍMICAS ECOLÓGICAS
  21. 21. TECNOLOGIA DE MATERIALES PROPIEDADES QUÍMICAS.Una propiedad química es cualquier propiedad evidente duranteuna reacción química; es decir, cualquier cualidad que puede ser establecidasolamente al cambiar la identidad o estructura química de una sustancia. Enotras palabras, las propiedades químicas no se determinan simplemente por 21
  22. 22. TECNOLOGIA DE MATERIALESver o tocar la sustancia, la estructura interna debe ser afectada para que suspropiedades hayan sido modificadas.Las propiedades químicas pueden ser contrarrestadas con las propiedadesfísicas, las cuales pueden discernirse sin cambiar la estructura de la sustancia.Las propiedades químicas pueden ser usadas para crear clasificaciones de loselementos químicos y para la nomenclatura de los compuestos químicos.EJEMPLO DE PROPIEDADES QUIMICASLa solubilidad es una medida de la capacidad de disolverse unadeterminada sustancia (soluto) en un determinado medio (solvente);implícitamente se corresponde con la máxima cantidad de soluto disuelto enuna dada cantidad de solvente a una temperatura fija y en dicho caso seestablece que la solución está saturada. Su concentración puede expresarseen moles por litro, engramos por litro, o también en porcentajede soluto (m(g)/100 mL) . El método preferido para hacer que el soluto sedisuelva en esta clase de soluciones es calentar la muestra y enfriar hastatemperatura ambiente (normalmente 25 C). En algunas condiciones lasolubilidad se puede sobrepasar de ese máximo y pasan a denominarsecomo soluciones sobresaturadas LAS DENSIDADES DE LOS MATERIALES METÁLICOS Y NO METÁLICOS PROPIEDADES TÉRMICAS DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN Y AISLANTES 22
  23. 23. TECNOLOGIA DE MATERIALES Difusividad Calor Conductividad Material Densidad(kg/m3) térmica(m2/s) específico(J/(kg·K)) térmica(W/(m·K)) (x10-6) Acero 7850 460 47-58 13,01-16,06 Agua 1000 4186 0,58 0,139 Aire 1,2 1000 0,026 21,67 Alpaca 8,72 398 29,1 8384,8Densidad de Aluminio los materiales 2700 metálicos 909 y no 209-232 85,16-94,53 Amianto metálicos 383-400 816 0,078-0,113 0,250-0,346 Arcilla 2000 879 0,46 0,261 refractaria Arena 1640 - 1,13 - húmeda Arena seca 1400 795 0,33-0,58 0,296-0,521 Asfalto 2120 1700 0,74-0,76 0,205-0,211 Baldosas 1750 - 0,81 - cerámicas Baquelita 1270 900 0,233 0,201 Bitumen 1000 - 0,198 - asfáltico Bloques 730 - 0,37 - cerámicos Bronce 8000 360 116-186 40,28-64,58 Carbón 1370 1260 0,238 0,139 (antracita) Cartón - - 0,14-0,35 - Cemento - - 1,047 - (duro) Cinc 7140 389 106-140 38,16-50,41 Cobre 8900 389 372-385 107,45-111,20 Corcho 120 - 0,036 - (expandido) 23
  24. 24. TECNOLOGIA DE MATERIALES Corcho (tableros) 120 1880 0,042 0,186 Espuma de 40 1674 0,029 0,433 poliuretano Espuma de vidrio 100 - 0,047 - Estaño 7400 251 64 34,46 Fibra de vidrio 220 795 0,035 0,200Densidad de los materiales metálicos y no55,8 Fundición 7500 - - Glicerina 1270 2430 0,29 0,094 Goma dura metálicos 1150 2009 0,163 0,070 Goma esponjosa 224 - 0,055 - Granito 2750 837 3 1,303 Hierro 7870 473 72 19,34 Hormigón 2200 837 1,4 0,761 Hormigón de 1600-1800 - 0,75-0,93 - cascote Láminas de fibra 200 - 0,047 - de madera Ladrillo al cromo 3000 840 2,32 0,921 Ladrillo común 1800 840 0,8 0,529 Ladrillo de 3600 - 2,44 - circonio Ladrillo de 2000 1130 2,68 1,186 magnesita Ladrillo de 1700 837 0,658 0,462 mampostería Ladrillo de sílice 1900 - 1,070 - Lana de vidrio 100-200 670 0,036-0,040 0,537-0,299 24
  25. 25. TECNOLOGIA DE MATERIALES Latón 8550 394 81-116 24,04-34,43 Linóleo 535 - 0,081 - Litio 530 360 301,2 1578,61 Madera 840 1381 0,13 0,112 Madera de 650 1884 0,142 0,116 abedul Madera de alerce 650 1298 0,116 0,137Densidad arce los materiales metálicos y no Madera de de 750 1591 0,349 0,292 metálicos Madera de chopo 650 1340 0,152 0,175 Madera de 750 1591 0,349 0,292 fresno Madera de haya 800 1340 0,143 0,133 Madera de haya 700 1340 0,143 0,152 blanca Madera de pino 650 1298 0,163 0,193 Madera de pino 550 1465 0,116 0,144 blanco Madera de roble 850 2386 0,209 0,103 Mármol 2400 879 2,09 0,991 Mica 2900 - 0,523 - Mortero de cal y 1900 - 0,7 - cemento Mortero de 2100 - 1,4 - cemento Mortero de 300-650 - 0,14-0,26 - vermiculita 25
  26. 26. TECNOLOGIA DE MATERIALES Mortero de yeso 1000 - 0,76 - Mortero para 1800-2000 - 1,16 - revoques Níquel 8800 460 52,3 12,92 Oro 19330 130 308,2 122,65Densidad de los materiales metálicos y no Pizarra 2650 758 0,42 0,209 metálicos Placas de yeso 600-1200 - 0,29-0,58 - Plata 10500 234 418 170,13 Plexiglás 1180 - 0,195 - Plomo 11340 130 35 23,74 Poliestireno 1050 1200 0,157 0,125 Porcelana 2350 921 0,81 0,374 Serrín 215 - 0,071 - Tierra de 466 879 0,126 0,308 diatomeas Tejas cerámicas 1650 - 0,76 - Vermiculita 100 837 0,07 0,836 expandida Vermiculita 150 837 0,08 0,637 suelta Vidrio 2700 833 0,81 0,360 Yeso 1800 837 0,81 0,538 26
  27. 27. TECNOLOGIA DE MATERIALES BIBLIOGRAFÍA Guía de laboratorio 3, tecnología http://www.slideshare.net/areatecnologia/propiedades-de-los-materiales- 1574982 http://www.miliarium.com/Prontuario/Tablas/Quimica/PropiedadesTermica s.asp27

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