propiedades terminas de los matyeriales

3.  Indicativa de la habilidad de un material para absorber
calor de los alrededores.
 Representa la cantidad de energía requerida para
producir un aumento de una unidad de temperatura
(1ºC o 1ºK
 Calor específico (J/kg ºK)
 [Cv ó Cp] = J/Mol ºK
ra
temperatu
la
en
cambio
un
producir
para
necesaria
energía
la
es
dQ
dT
dQ
C 

4.  Sólidos asimilan la energía térmica por medio
de incremento en la energía vibracional de los
átomos.
 Los átomos en los sólidos están vibrando a
muy alta frecuencia y con pequeñas amplitudes
 Las vibraciones de átomos adyacentes se
acoplan en virtud de los enlaces atómicos
 Las vibraciones acopladas se coordinan para
formar ondas que viajan en la red (fonones)

5. El Cv es cero a 0ºK pero crece
rápidamente con la temperatura.
Esto corresponde a una habilidad
incrementada de las ondas de la red
para incrementar su energía
promedio con el ascenso de la
temperatura. Por encima de D (Tº
de Debye) Cv se vuelve
independiente de la temperatura
hasta un valor aproximadamente
igual a 3R (R es la constante de los
gases)
Cv = AT³ donde A es una
constante que no depende
de la temperatura.

6.  Aun cuando la energía total de un material se
incrementa con la temperatura, la cantidad de
energía necesaria para producir un cambio de
un grado de temperatura es constante. Para
muchos sólidos D es menor que la
temperatura ambiente

7.  La mayoría de los sólidos se expanden cuando
se calientan y se contraen cuando se enfrían.
El cambio en longitud con la temperatura se
expresa como
 También puede expresarse un coeficiente de
expansión térmica volumétrico
  térmica
expansión
de
e
coeficient
el
es
donde l

 i
f
l
i
i
f
T
T
l
l
l



]
[º
]
[ 1

 C
l


8.  Desde el punto de vista atómico, la expansión térmica
se refleja por un incremento en el promedio de la
distancia entre los átomos

9.  Para cada clase de materiales, mientras
más grande sea la energía de enlace
atómico, más profundo y estrecho será el
valle de la curva de energía potencial. Por
lo tanto el incremento en la separación
interatómica con un aumento dado de la
temperatura será mas bajo produciendo
valores más pequeños de coeficientes de
expansión lineal

10.  Es el fenómeno por medio del cual el calor
se transporta de una región de alta
temperatura a una de baja temperatura en
una sustancia.
conductor
medio
del
través
a
ra
temperatu
de
Gradiente
:
dx
dT
térmica
dad
Conductivi
:
K
area
de
unidad
por
o
tiempo
de
unidad
por
calor
de
Flujo
:
q
dx
dT
K
q 


11.  Hay dos mecanismos para conducir el calor
a través de un material: Por ondas de
vibración de la red (fonones) o por
electrones libres
libres
electrones
los
a
debida
dad
Conductivi
:
K
red
la
de
vibración
la
a
debida
dad
Conductivi
:
K
total
dad
Conductivi
:
K
K
K
K
e
l
e
l 


12.  Es más significativo el mecanismo de los
electrones libres que el de los fonones.
 Extremadamente buenos conductores ya que
tienen gran número de electrones libres que
participan en la conducción térmica
 Las aleaciones reducen la conductividad
térmica de los metales ya que los átomos que
constituyen las impurezas, actúan como
centros de dispersión bajando la eficiencia del
movimiento de los electrones

13.  Son aislantes ya que no tienen gran número de
electrones libres y los fonones son los principales
responsables de la conducción térmica y éstos no son
tan efectivos ya que se difunden por imperfecciones
cristalinas
 Amorfos y vidrios tienen más bajas conductividades que
los cristalinos ya que la difusión de los fonones es
mayor cuando la estructura es desordenada e irregular
 La conductividad térmica disminuye con el aumento de
la temperatura (temperaturas bajas). A mayores
temperaturas la conductividad aumenta debido al calor
radiante (infrarrojos)
 A mayor porosidad, mayor poder aislante

15. Polímeros
 Bajas conductividades. La transferencia de
calor se lleva a cabo mediante el mecanismo de
rotación y vibración de las cadenas de
moléculas.
 La magnitud de la conductividad es
directamente proporcional al grado de
cristalinidad de un polímero
 Al igual que algunos cerámicos son utilizados
como aislantes. Su carácter aislante se puede
mejorar introduciendo poros por medio del uso
de espumantes durante la polimerización

16.  Cuando un sólido se calienta o enfría, la
distribución de la temperatura dependerá de
factores tales como tamaño y forma, la
conductividad térmica y la velocidad de cambio
de la temperatura.
 Debido a gradientes de temperatura a través
del cuerpo, se generan esfuerzos térmicos.
Estos se generan sobre todo en calentamientos
y enfriamientos bruscos del material

17.  En materiales dúctiles como los polímeros y los
metales, los esfuerzos que se generan
térmicamente, se disipan con deformaciones
plásticas.
 En materiales cerámicos (frágiles) los esfuerzos
térmicos aumentan la posibilidad de formación de
grietas y propagación de las mismas a través del
material.
 La capacidad de un material de soportar esta
clase de fallas, se llama resistencia al choque
térmico
 La resistencia al choque térmico en un cerámico
depende fuertemente de algunas propiedades
mecánicas tales como la resistencia a la fractura

18.  Contenido
 1.- Clasificación de los materiales.
 2.- Electrización de conductores.
 3.- Permitividad dieléctrica.

19.  Los materiales se clasifican en términos de
su capacidad para conducir carga eléctrica:
 - CONDUCTORES
 - AISLANTES
 -SEMICONDUCTORES.

20.  En los metales, los electrones más alejados de los núcleos
adquieren libertad de movimiento en el interior del sólido.
 Estas partículas se denominan electrones libres y son el vehículo
mediante el cual se transporta carga eléctrica. Estos son los
materiales conductores; siendo los más usados en sistemas
electrónicos el Cu, Al, Ag.
 Sólo la carga negativa se puede mover. La carga positiva es
inmóvil; por lo que únicamente los electrones libres son los
responsables del transporte de carga.
 A temperaturas cercanas al cero absoluto, ciertos metales
adquieren una conductividad infinita, es decir, la resistencia al flujo
de cargas se hade cero. Se trata de superconductores.

21.  En contrapartida a los conductores, existen
materiales en los cuales los electrones están
firmemente unidos a sus respectivos
átomos. En consecuencia, estos materiales
no poseen electrones libes y no será posible
el desplazamiento de carga a través de
ellos.
 Estos materiales son denominados aislantes
o dieléctricos. El vidrio, el caucho o el
plástico son ejemplos típicos.

22.  Entre los buenos conductores y los dieléctricos existen
múltiples situaciones intermedias. Entre ellas destacan
los materiales semiconductores por su importancia en
la fabricación de dispositivos electrónicos que son la
base de la actual revolución tecnológica. El Ge y el Si
son ejemplos típicos.
 En condiciones ordinarias se comportan como
dieléctricos, pero sus propiedades conductoras pueden
ser alteradas con cierta facilidad mejorando su
conductividad en forma prodigiosa, ya sea mediante
pequeños cambios en su composición, sometiéndolos a
temperaturas elevadas o intensa iluminación.

23. • La diferencia de comportamiento de los materiales respecto del desplazamiento de las cargas,
depende de la naturaleza de los atamos que la componen.
Comparación del valor de conductividad
eléctrica de varios materiales. La conductividad
es la facilidad para conducir electrones
Los conductores permiten que los
electrones se transporten a través de
ellos. Los dieléctricos no permiten el
paso

24.  Electrización es el efecto de ganar o perder
cargas eléctricas que tiene un conductor
eléctricamente neutro. Existen 3 formas de
electrizar.
 Electrización por contacto.
 Electrización por frotación.
 Electrización por inducción.

25. Electrización por
contacto.
Electrización por
frotación.
Electrización por
frotación.
Se puede cargar un
conductor con sólo
tocarlo con otro
previamente cargado. En
este caso, ambos quedan
con el mismo tipo de
carga. Esto se debe a
que habrá transferencia
de electrones libres.
Al frotar 2 cuerpos
eléctricamente neutros,
ambos se cargan, uno
con carga positiva y el
otro con carga negativa.
La barra electrizada
(inductora) atrae
electrones libres de la
conductora (inducida).
Estos electrones dejan a
sus átomos con carga
positiva en el otro
extremo de la barra. La
carga neta de la barra
sigue siendo neutra.

26.  Un átomo tiene unos cuantos electrones. Un
mol tiene millones de átomos. El planeta
Tierra tiene prácticamente infinitos átomos.
Por tanto, el planeta puede considerarse
como colector o fuente de electrones.

27. La Tierra como fuente de electrones La Tierra como colector de
electrones
En la Tierra, cualquier carga positiva
puede recuperar sus electrones
faltantes recuperar sus electrones
faltantes.
En la Tierra, cualquier carga negativa
puede depositar su exceso de
electrones.

29.  La permitividad es una constante física que
describe cómo un campo eléctrico afecta y
es afectado por un medio. La permitividad
del vacío es 8,85×10-12 F/m.
 Físicamente, es la habilidad de un material
de polarizarse en respuesta a un campo
eléctrico aplicado y, de esa forma, cancelar
parcialmente el campo dentro del material.