Capitulo I

PROPIEDADES GENERALES DE LOS MATERIALES

Propiedades Fisicas:

• Una propiedad física es una característica que puede ser estudiada usando los sentidos o algún instrumento específico de medida. Estas se manifiestan básicamente en los procesos físicos como cambios de estado, cambios de temperatura, cambios de presión, etc.

• Por ejemplo, color, dureza, densidad, punto de ebullición, punto de fusión. 

 Porosidad

Propiedad por la cual todos los cuerpos poseen en el interior de su masa, espacios que se llaman poros o espacios intermoleculares, que pueden ser: 

• Visibles a simple vista, como los poros de la esponja, el corcho, el ladrillo, la piedra pómez, etc.

• Invisibles a simple vista, como los poros del vidrio, de los metales ( oro, plata, cobre, etc.).

 

 Peso Especifico

• Se le llama peso específico a la relación entre el peso de una sustancia y su volumen.

• Su expresión de cálculo es:

  Siendo:

 P : El Peso de la sustancia.

 V : Volumen de la sustancia.

 p : Densidad de la sustancia.

 m : Masa de la sustancia.

 g : Gravedad.

                               Expresado en Newtons por metro cubico N/m³

 ^{Permeabilidad}

1. Es la capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable  si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable  si la cantidad de fluido es despreciable.
2. La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos:

• –  La porosidad del material

• –  La densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura

• –  la presión a que está sometido el fluido.

• –  Para ser permeable, un material debe ser poroso, es decir, debe contener espacios vacíos poros que le permitan absorber fluido. A su vez, tales espacios deben estar interconectados para que el fluido disponga de caminos para pasar a través del material. 

  Higroscopia

• Es la capacidad de algunas sustancias de absorber humedad del medio circundante. También es sinónimo de higrometría, siendo ésta el estudio de la humedad, sus causas y variaciones (en particular de la humedad atmosférica). 
•  Son higroscópicos  todos los compuestos que atraen agua en forma de vapor o de líquido de su ambiente, por eso a menudo son utilizados como desecantes. 
•  Algunos ejemplos de los compuestos higroscópicos más conocidos son:

Cloruro cálcico (CaCl₂)

Cloruro de magnesio (MgCl₂₎

Ácido sulfúrico (H₂SO₄)

Sulfato de cobre (II) (CuSO₄)

Óxido de fósforo (V) (P₄O₁₀)

Óxido de calcio (Cal viva)(CaO)

Gel de sílice

Miel.

Capilaridad

Es un proceso de los fluidos que depende de su tensión superficial la cual, a su vez, depende de la cohesión del líquido y que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.

Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular o cohesión intermolecular entre sus moléculas es menor que la adhesión del líquido con el material del tubo; es decir, es un líquido que moja. El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua, y esta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas, sin gastar energía para vencer la gravedad.

Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es más potente que la adhesión al capilar, como el caso del mercurio, la tensión superficial hace que el líquido descienda a un nivel inferior y su superficie es convexa.

Propiedades Termicas:

Se entiende como la respuesta a un material al ser calentado. A medida  que un solido absorbe energía en forma de calor, su temperatura y sus dimensiones aumentan. 

Calor especifico:

• El calor específico es una propiedad intensiva de la materia, por lo que es representativo de cada materia; por el contrario, la capacidad calorífica es una propiedad extensiva representativa de cada cuerpo o sistema particular.

           

Donde c_e es el calor especifico, Q es la transferencia de energía     calorífica, m es la masa y DT es la diferencia de temperaturas.

•  Cuanto mayor es el calor específico de las sustancias, más energía calorífica se necesita para incrementar la temperatura. Por ejemplo, se requiere ocho veces más energía para incrementar la temperatura de un lingote de magnesio que para un lingote de plomo de la misma masa

Dilatacion:

Se denomina dilatación térmica al aumento de longitud, volumen o alguna otra dimensión métrica que sufre un cuerpo físico debido al aumento de temperatura que se provoca en él por cualquier medio. La contracción térmica es la disminución de propiedades métricas por disminución de la misma. 

Conductividad Termica:

La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducción de calor. En otras palabras la conductividad térmica es también la capacidad de una sustancia de transferir la energía cinética de sus moléculas a otras moléculas adyacentes o a sustancias con las que no está en contacto. En el Sistema Internacional de Unidades la conductividad térmica se mide en W/(K·m) (equivalente a J/(s·K·m) )

La conductividad térmica es una magnitud intensiva. Su magnitud inversa es la resistividad térmica, que es la capacidad de los materiales para oponerse al paso del calor.

Propiedades Acusticas:

• Transmitancia Acústica: Es la propiedad de algunos materiales de transmitir las ondas sonoras a través de ellos. Los materiales rígidos transmiten el sonido con facilidad a través de ellos. Los materiales blandos no transmiten el sonido a través de ellos, porque pueden amortiguar el sonido que produce el impacto del golpe. Cuanto más denso es el medio de propagación, mejor será la transmisión de éste. Ejemplo: el sonido se propaga mejor en el agua que en el aire.

• Reflexión Del Sonido: Es la propiedad de algunos materiales de reflejar las ondas sonoras que llegan a ellos. Las ondas sonoras, al llegar a un objeto pueden rebotar contra los mismos y viajar en el sentido contrario. Para que esto ocurra, el objeto debe ser rígido. Este efecto se lo conoce como eco.

 

Propiedades Opticas:

Transmisión de luz: Es la propiedad de algunos materiales para dejar pasar luz a través de ellos.

Clasificación de los materiales por su transmisión de luz:

• Transparentes:  Dejan pasar luz y se pueden ver a través de ellos.

• Translucidos: Deja pasar luz pero no la visión.

• Opacos: No dejan pasar la luz ni la visión.

Reflexión de la luz: Es la propiedad de algunos materiales de reflejar luz que llega a ellos. Cuanto más lisa y clara sea la superficie de un material más luz se reflejara en él.

Propiedades Quimicas:

Oxidación: 

Cuando un material se combina con el oxígeno, transformándose en óxidos, se dice que experimenta una reacción de oxidación.

Cuando un material se encuentra situado en una atmosfera oxidante su superficie se oxida más rápidamente.

El óxido que se forma se deposita en la parte exterior del material cubriéndolo por completo

Corrosión: 

Cuando la oxidación de un material concreto se produce en un ambiente Húmedo o en presencia de otras sustancias agresivas, se denomina corrosión.

La corrosión no se verifica de una manera uniforme, sino que existen  determinados puntos en el material donde la corrosión es mayor.

Tipos de corrosión

• Corrosión química 

En la corrosión química un material se disuelve en un medio corrosivo líquido y este se seguirá disolviendo hasta que se consuma totalmente o se sature el líquido y demás para todos.

Las aleaciones base cobre desarrollan una barniz verde a causa de la formación de carbonato e hidróxidos de cobre, esta es la razón por la cual la Estatua de la Libertad se ve con ese color verduzco.

• Ataque por metal líquido

Los metales líquidos atacan a los sólidos en sus puntos más altos de energía como los límites de granos lo cual a la larga generará varias grietas.

• Lixiviación selectiva

Consiste en separar sólidos de una aleación. La corrosión grafítica del hierro fundido gris ocurre cuando el hierro se diluye selectivamente en agua o la tierra y desprende cascarillas de grafito y un producto de la corrosión, lo cual causa fugas o fallas en la tubería.

• Disolución y oxidación de los materiales cerámicos

Pueden ser disueltos los materiales cerámicos refractarios que se utilizan para contener el metal fundido durante la fusión y el refinado por las escorias provocadas sobre la superficie del metal.

• Ataque químico a los polímeros

Los plásticos son considerados resistentes a la corrosión, por ejemplo el teflón y el  vitón son algunos de los materiales más resistentes, estos resisten muchos ácidos, bases y líquidos orgánicos pero existen algunos solventes agresivos a los termoplásticos, es decir las moléculas del solvente más pequeñas separan las cadenas de los plásticos provocando hinchazón que ocasiona grietas.

Propiedades Magneticas:

Se dan por las distintas respuestas que pueden tener los materiales bajo campos magnéticos:

• Diamagnéticos: Repelidos por un imán.

• Ferromagnéticos: Atraídos por un imán.

• Paramagnéticos: Semejante al ferromagnético, pero con un efecto menos intenso

• Anti ferromagnéticos: No es magnético aun habiendo un campo magnético

• No Magnéticos: Los campos magnéticos no tienen efecto en ellos.

Propiedades Mecanicas

Elasticidad: El término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.

Plasticidad: La plasticidad es la propiedad mecánica que tiene un material para deformarse permanentemente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su limite elástico.

Resistencia a la fluencia: Es la fuerza que se le aplica a un material para deformarlo sin que recupere su antigua forma al parar de ejercerla.

Resistencia a la tracción o resistencia última: Indica la fuerza de máxima que se le puede aplicar a un material antes de que se rompa.

Ductilidad: La ductilidad es una propiedad que presentan algunos materiales, como las aleaciones metálicas o materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperse, permitiendo obtener alambres o hilos de dicho material. A los materiales que presentan esta propiedad se les denomina dúctiles. Los materiales no dúctiles se clasifican de frágiles. Aunque los materiales dúctiles también pueden llegar a romperse bajo el esfuerzo adecuado, esta rotura sólo se produce tras producirse grandes deformaciones.

Maleabilidad: La maleabilidad es la propiedad de la materia, que junto a la ductilidad presentan los cuerpos al ser elaborados por deformación. Se diferencia de aquella en que mientras la ductilidad se refiere a la obtención de hilos, la maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que éste se rompa. Es una cualidad que se encuentra opuesta a la ductilidad puesto que en la mayoría de los casos no se encuentran ambas cualidades en un mismo material.