Fundamentos de Física de Materiales: Propiedades Volumétricas, Térmicas y Mecánicas Esenciales

1.Vh → Volumen de huecos

1.Vh’ → Volumen de huecos accesibles

2.Vh’’ → Volumen de huecos no accesibles

2.VR → Volumen real → Es el volumen de la parte sólida

3.Vap o Vtot → Volumen aparente o total →Es el volumen total del

Cuerpo

4.Vr → Volumen relativo → Volumen de la parte sólida y de los

huecos inaccesibles

5.Volumen bruto → Volumen envolvente del cuerpo incluyendo

todas sus oquedades

oFORMULAS DE Volúmenes

1.Vh = (vh’ + Vh’’)

2.Vap = (VR + Vh) = (VR +(Vh’ + Vh’’))

3.VR = (Vap – Vh) = (Vap – (Vh’ + Vh’’))

4.Vr = (VR + Vh’’) = (Vap – Vh’)

PESO

Es la fuerza con la que la Tierra atrae a un cuerpo (por su campo gravitatorio)

oTIPOS DE PESOS

Relación entre el material y el agua que puede ocupar total o

parcialmente sus poros.

1.Ps → Peso seco → Peso con el material seco

2.Psat → Pesos saturado → Peso con el material mojado


3.PN → Peso natural → Peso en equilibrio con el ambiente

4.Psum → Peso sumergido → Peso de un material completamente

sumergido.

5.Pe → Peso específico→ Es la relación entre el peso de un cuerpo y

el volumen que ocupa.

6.D → Densidad → Es la relación entre masa de un cuerpo y el

volumen que ocupa

7.N → Porosidad → Es el número de poros de un cuerpo

1.N → Porosidad absoluta → n = Vh / Vap

2.N’ → Porosidad relativa → n’ = Vh’ / Vap

3.N’’ → Porosidad inaccesible → n’’ = Vh’’ / Vap

oFORMULAS DEL PESO

1.Psat = Ps + (Vh’ · Pagua)

2.PN = PS + Pagua

3.Psum = Psat + (Vap · Pagua)

4.Pe = P / V → N / m³

5.D = M / V → Kg / m³

CÁLCULOS / FÓRMULAS

-VT = VR + (Vh’ + Vh’’)

-Vap = (Psat – Psum / Pagua) = Vr + Vh’

-VR = Vfinal – Vinicial = Ps + Pp,l – Pp,l,s / Pagua

|Porosidad absoluta → n = Vh / Vap

-| → n = e / 1 + e e = n / 1 – n


|Índice de poros → e = Vh / VR

-C → Compacidad → C = VR / Vap → Vh / Vap + VR / Vap = 1

Dap = M / Vap

-D → Densidad → → C = Dap / DR

DR = M / DR

-PeR → Peso específico real → PeR = Ps / VR = Ps · Pagua / Ps + Pp,l – Pp,l,s

-Msat → Masa saturada → Msat = Ms + (Vh’ · Pagua)HUMEDAD, ABSORCIÓN, ADSORCIÓN, Cohesión, Adhesión, HELACIDAD Y

PERMEABILIDAD

-H → Humedad → Es la porción de agua que contiene un material en sus

huecos accesibles

-Absorción → Capacidad de un material para obtener fluidos a través de sus

huecos accesibles.

oA → Coeficiente de absorción → Es la máxima porción de agua que

un material es capaz de absorber

-Adsorción → Capacidad de un material para retener agua en su superficie.

-Cohesión → Es la fuerza de atracción entre moléculas de una misma

sustancia

-Adhesión → Es la fuerza de atracción entre dos superficies en contacto.


-Helacidad → Es la tendencia de un material a deteriorarse por efecto de las

heladas y deshielos. Podemos ver la pérdida de peso o perdida de

resistencia.

oChelacidad → Coeficiente de helacidad → Es la relación entre el

volumen de huecos accesibles y el volumen total de huecos.

-Permeabilidad → Es la capacidad que presenta un material solido para ser

atravesado por un fluido, gas o liquido en un momento dado.

-FORMULAS

1.H = PN – PS / PS · 100%

2.A = Psat – Ps / Ps · 100%

3.Perdida de peso → Pp’ = Pinicial – Pfinal / Psinicial · 100%

4.Chelacidad = Vh’ / Vh · 100% = n’ / n · 100%

-CALOR

Es una forma de energía que fluye desde un cuerpo que tiene mayor

temperatura a otro que tiene menos.

-TEMPERATURA

Es una magnitud física relacionada con la energía cinética. A cuanta más

temperatura más rápido se mueven las partículas.


-CAPACIDAD CALORÍFICA “C”

Es la relación que existe entre la cantidad de calor que suministramos o

tenemos que suministrar para aumentar la temperatura de un objeto.

-CANTIDAD DE CALOR “Q”

La cantidad de calor que absorbe o cede un cuerpo es proporcional al

incremento de temperatura que experimenta y a su masa, dependiendo de

la naturaleza de las sustancias que lo forman.-CALOR ESPECIFICO “Ce

Es una carácterística de cada sustancia, se puede definir como la cantidad

de calor (energía) necesaria para elevar un grado la temperatura de una

unidad de masa de dicha sustancia o material.

CALOR ESPECIFICO DEL AGUA: 1cal/gºC

-CALOR DE Transformación O CALOR LATENTE

Es la cantidad de calor necesaria, absorbida o cedida por la unidad de

masa para efectuar a temperatura constante un cambio de estado del

material

-FORMAS DE Transmisión DEL CALOR

oConducción → Se produce por contacto molecular, sin que hay

desplazamiento de la materia.


oConvección → Se realiza por desplazamiento de las partículas de

los fluidos.

oRadiación → Es la transferencia de calor se hace en forma de ondas

electromagnéticas.

-FLUJO DE CALOR “F”

Es la cantidad de calor que atraviesa un cuerpo en un tiempo determinado

-CONDUCTIVIDAD Térmica

Es la capacidad de un material para ser atravesado por el calor. Viene

definida por su coeficiente de conductividad térmica de cada material

oCOEFICIENTE DE CONDUCTIVIDAD Térmica “λ”

Es una carácterística de cada material, se representa por la letra

(lambda) y es la cantidad de calor que pasa en la unidad de tiempo.

-RESISTIVIDAD Térmica “r”

Es la inversa de la conductividad

-INERCIA TÉRMICA

Es la capacidad de un cuerpo para mantener su temperatura,

oCOFICIENTE DE DILATACIÓN TÉRMICA “δ”

Expresan el cambio de dimensiones que va a experimentar un

material en función de un incremento de temperatura.


-FORMULAS DEL COMPORTAMIENTO FRENTE AL CALOR

1.Q = c · m · ΔT

2.C = Q / ΔT

3.Q = m · ΔT · Ce

4.Ce = Q / m · ΔT

5.Q = m · L de donde L = calor de transformación

6.F = Q / T

7.λ = Q · L / S · ΔT · t

8.R = 1 / λ

9.δl = Σ / ΔT de donde Σ = ΔL / L0 → deformación unitaria

MECÁNICA → Es una parte física que se encarga de estudiar las fuerzas y los

efectos que producen sobre los cuerpos. Estos efectos pueden ser de dos

tipos movimiento y deformaciones. La fuerza que estudia cómo se deforman

los sólidos se llama Elasticidad.

-FUERZA → Es toda causa o acción capaz de modificar el estado de

movimiento de un cuerpo o producirle una deformación. F

= masa · aceleración

-REACCIÓN → Es la fuerza que se produce en el interior de un cuerpo como

respuesta a una acción o fuerza exterior.

-ESFUERZO → Es la fuerza – acción que actúa sobre la superficie de un

cuerpo.


oCOMPRESIÓN → Es un acercamiento en la dirección de la fuerza,

entre dos secciones paralelas.

oTRACCIÓN → Es el esfuerzo que produce un alejamiento en la

dirección de la fuerza entre dos secciones paralelas.

oCIZALLADURA O CORTE → Es el esfuerzo que provoca el

deslizamiento entre dos secciones contiguas

oTORSIÓN →Es el esfuerzo que produce el giro, en sentido contrario,

entre dos secciones contiguas sin provocar separaciones.

-Tensión “σ” → Es la respuesta interna del material ante el esfuerzo,

expresada también como fuerza / superficie. σ = F / S

-DEFORMACIÓN “Σ“→ Podemos hablar de deformación en términos

absolutos y términos relativos, normalmente hablamos de deformación

lineal unitaria que es igual al incremento de longitud / longitud inicial. Es decir

la deformación unitaria es igual al cociente entre la deformación absoluta.

Σ = ΔL / L0

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