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Por el desarrollo de la Metalurgia de la transformación transformación en nuestro país” nuestro país”
1. INTRODUCCION
A través de la historia es posible observar la importancia que los materiales han tenido en la vida del hombre. Tal ha sido el impacto de los materiales que algunas etapas de la civilización han sido denominadas por el tipo de material que el hombre utilizó:
Edad de Piedra
(hasta 2000 AC)
Edad del Bronce
(2000 – (2000 – 700 700 AC)
Edad del Hierro
(700 AC AC – – 100 100 DC)
En nuestra sociedad los metales tienen gran importancia, gracias a estos y los recursos minerales es que hoy por hoy podemos disponer de ciertos lujos ya sea en mayor o menor grado, y todo esto debido a que se han ido conociendo las propiedades de esos y por consiguiente las diferentes aplicaciones que les podemos dar.
2. OBJETIVOS:
Conocer las propiedades físicas de los diferentes materiales de ingeniería, como son los metales, cerámicas, compositos y polímeros, centrándose en esta oportunidad oportunidad en los metales.
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3. FUNDAMENTO TEORICO
Materiales de ingeniería Tenemos 4 tipos: 1. 2. 3. 4.
Metales Cerámicos Polímeros y Compuestos (compositos)
Los elementos que se encuentran en la naturaleza pueden dividirse por sus propiedades físicas y químicas en 2 grandes grupos metales y no metales. En esta oportunidad nos centraremos en los metales, así que como primera interrogante tenemos ¿ QUE SON LOS METALES?
METALES Este material difiere de otros materiales gracias a sus propiedades o características sobresalientes. Entre los metales se distinguen varios grupos o familias, que ocupan lugares en el sistema periódico.
metales alcalinos
metales normales
metales de transición
tierras raras (o metales de doble transición)
metales ferroaleables
metales no ferrosos
metales preciosos
metales nucleares
Propiedades químicas a. Tendencia a la perdida de electrones de la última capa para transformarse en iones electropositivos (cationes).
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Cuando las sales que los contienen se disuelven en agua y se hace circular por ella corriente eléctrica, se disocian, dando origen a iones metálicos positivos o cationes, que se dirigen hacia el polo negativo o cátodo. b. La mayoría se combinan con el oxígeno para formar óxidos. c. Reaccionan con los ácidos para formar sales. d. Forman aleaciones (mezclas homogéneas formadas por dos o más metales o elementos de carácter metálico en mezcla, disolución o combinación).
Propiedades físicas Las propiedades físicas más resaltantes de los metales son: 1. Brillo: reflejan la luz que incide sobre su superficie. La inmensa mayoría presenta un brillo metálico muy intenso. 2. Dureza: las superficies de los metales oponen resistencia a dejarse rayar por objetos agudos. 3. Tenacidad: los metales presentan menor o mayor resistencia a romperse cuando se ejerce sobre ellos una presión. 4. Ductibilidad: los metales son fácilmente estirados en hilos finos (alambres), sin romperse. 5. Maleabilidad : ciertos metales, tales como la plata, el oro y el cobre, presentan la propiedad de ser reducidos a delgadas laminas, sin romperse. 6. Conductividad calórica: los metales absorben y conducen la energía calórica. 7. Conductividad eléctrica: Es una propiedad casi exclusiva de los metales y consiste en la facilidad que poseen de transmitir la corriente eléctrica a través de su masa. La inversa de la conductividad es la resistividad eléctrica, o sea la resistencia que oponen al paso de electrones. 8. Densidad: la inmensa mayoría de los metales presentan altas densidades. 9. Fusibilidad: la inmensa mayoría de los metales presentan elevadísimos puntos de fusión, en mayor o menor medida, para ser fundidos. 10. Extensión: Es la propiedad de ocupar espacio. Este espacio ocupado se llama volumen. 11. Impenetrable: Se denomina así a la propiedad que tienen los cuerpos de no ser ocupado su espacio, simultáneamente, por otro cuerpo. La impenetrabilidad se debe a la sustancia que lleva su volumen llamada masa. 12. Gravidez: Todos los cuerpos están sometidos a la acción de la gravedad; por lo tanto son pesados. Se denomina peso específico al peso de la unidad de volumen de un cuerpo. Comparando los metales se ve que a igualdad de volumen unos pesan más que otros, como si su masa fuera mas compacta.
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13. Calor específico: Es la cantidad de calor necesaria para aumentar la temperatura de la unidad de masa de un cuerpo de 0 hasta 1°C. Se expresa en calorías gramos y es muy elevado en los metales. Su valor es muy importante ya que permite conocer la cantidad de calor necesaria para suministrar a una masa de metal para elevar su temperatura hasta la transformación o fusión. 14. Calor latente de fusión: Es la cantidad de calor que absorbe la unidad de masa de un metal al pasar del estado sólido al líquido. Se expresa en calorías gramo. Cuanto mas baja es la temperatura de fusión de un metal, menor es su calor específico, menor su calor latente de fusión y más económico su empleo para la fusión y el moldeado. 15. Dilatación: Es el aumento de volumen que experimentan los cuerpos al elevar su temperatura. Esta propiedad se suele expresar por el aumento unitario de longitud que sufre el metal al elevarse en un grado su temperatura, llamado coeficiente de dilatación lineal. 16. Soldabilidad: Es la propiedad que tienen algunos metales, por medio de la cual dos piezas de los mismos se pueden unir formando un solo cuerpo. 17. Oxidación: Los metales en la construcción se oxidan por acción del oxígeno del aire. Hay metales impermeables en los cuales la pequeña capa de óxido o carbonato que se le forma en la superficie, protege al resto de metal, como es el caso del cobre, aluminio, plomo, estaño y cinc, entre otros. Hay otros metales, como el hierro, que son permeables y la oxidación penetra el metal hasta destruirlo. 18. Temple: Es la propiedad para la cual adquiere el acero una dureza extraordinaria al calentarlo de 600 C y enfriándolo bruscamente en agua. 19. Tenacidad: resistencia que presentan los metales a romperse por tracción.
Aplicaciones generales de los metales
Las aplicaciones de los metales son innumerables. Por poner varios ejemplos citamos los medios de transporte modernos (como el avión, los buques, los coches, trenes...), ya que son necesarios en su fabricación. La electricidad, porque los metales conductores son los que permiten el paso de la misma en los cables, sin ella no habría luz, ni agua( ya que la fuerza del agua en las tuberías la logra gracias a la electricidad) ni nada que fuera relacionada con ella La gran mayoría de los metales son buenos conductores de la electricidad, el más utilizado es el cobre. Las viviendas; es cierto que podrían haber viviendas de hormigón con vigas de madera, pero también lo es que con vigas de metales serían más resistentes y pueden tener bastantes pisos de altitud.
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Los medios de comunicación y sistemas industriales, La mayoría de los aparatos modernos y equipos industriales son fabricados con diferentes metales. Además porque todos los medios de comunicación necesitan metales en sus industrias, sin los metales no habría computadores que ordenaran a las máquinas el trabajo que deben hacer (ya se sabe que las máquinas pueden hacer el mismo trabajo que los hombres pero muchísimo más rápido.
Propiedades y/o características de algunos metales El aluminio; se hace a partir de un mineral llamado bauxita. Es un metal blando, de color blanco y se usa cuando se necesita un metal ligero y anticorrosivo. El aluminio suele tener aleación de otros metales para aumentar su resistencia y rigidez. Se usa mucho en la construcción de aviones porque pesa la tercera parte del acero. El cobre; un metal blando, dúctil, maleable, muy tenaz y fuerte. Es rojizo y solo la plata lo supera como conductor de electricidad. El cobre y el bronce son el metal base para el latón y el bronce. El plomo es un metal blando, maleable, muy pesado, con punto de fusión de unos 620 F (327°C). Es resistente a la corrosión y se usa en revestimiento de tinas, tanques y para forrar cables. También se utiliza en las aleaciones como el babbitt y las soldaduras blandas. El níquel es un metal muy duro y resistente a la corrosión. Se utiliza en la electrodeposición sobre acero y latón y se agrega al acero para aumentar la resistencia y tenacidad. El estaño es un material blando, de color blanco, con un punto de fusión de unos 450 F (232°C). Es muy maleable y resistente a la corrosión. Se utiliza en la producción de hojalata y de hojas de estaño. También se utiliza en aleaciones como el babbit, bronce y soldadura blanda. El zinc es un metal blanco azuloso, bastante duro y quebradizo. Tiene punto de fusión de unos 788 F (420°C) y se utiliza para galvanizar hierro y acero.
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PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTAL 1.
OBJETIVOS
Determinar experimentalmente algunas de las propiedades físicas de los metales como por ejemplo: a) Conductividad calorífica b) Conductividad eléctrica c) Corrosión d) Etc.
INTRODUCCION
2.
En base a diferentes experimentos es posible comprobar si las propiedades de los metales son ciertas, desde la antigüedad , estas han ido conociéndose ya sea por casualidad o queriendo ampliar la información de estos metales , es por ello que hoy sabemos muchas de estas propiedades y también podemos repetir dichos experimentos y comprobar con nuestros propios ojos si estas propiedades son reales o no.
MATERIALES
3.
Alambre de cobre
Objetos aleados
Un pedazo de cobre
4.
5.
EQUIPOS
Mechero
Encendedor
DESARROLLO EXPERIMENTAL
Para la parte experimental el metal utilizado es EL COBRE
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Cobre: tiene una resistividad baja, es muy dúctil y maleable, posee una alta conductividad eléctrica y térmica y tiene un punto de fusión alto. Las aleaciones más importantes del cobre son:
Bronce: aleación de cobre y estaño
Latón: aleación de cobre y cinc
Cuproalumnio: aleación de cobre y aluminio
Alpaca: aleación de cobre, níquel y cinc
Cuproniquel: aleación de cobre y níquel
ALGUNAS PROPIEDADES Y CARACTERISTICAS
Símbolo en la tabla periódica es “Cu” -Resistencia a la corrosión. -Muy dúctil y maleable. -Punto de fusión: 1083 ºC -Punto de bullición: 2567 ºC -Densidad: 8,9 g/cm cúbicos. -Masa atómica: 63,546 -Muy bello. -Conductor del calor y la electricidad. -Industria: (transformación en cables, maquinaria eléctrica, etc….) -Acuñación de monedas. -Confección de útiles de cocina y objetos ornamentales. -Reforzar la quilla de los barcos de madera. -producción de electrotipos.
Para nuestra experiencia hemos realizado las siguientes pruebas para determinar si dichas propiedades se cumplen.
Para la conducción de calor Procedimiento: se tomó un botón de cobre al cual lo sometimos a calor, usando para esto un mechero o encendedor con el cual calentaremos dicho botón con esto veremos si es vedad que conduce dicho calor. Para la conducción de la electricidad
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Procedimiento. Para esto compramos un batería y un pequeño foco con los cuales probaremos con un alambre de cobre si es que la electricidad de verdad para por este alambre y produce el encendido del foco. Para ver su propiedad de mezclarse con otros metales Procedimiento: para ellos al no contar con el equipo necesario, se verán objetos que son productos de las aleaciones del cobre con otros metales como es cobre-estaño que nos da el bronce. Para ver la resistencia a la corrosión Procedimiento: Ya que se dispone de un tiempo limitado, lo que será es traer un trozo de cobre el cual veremos que a pesar dl paso del tiempo sigue manteniendo su forma original y que no ha sido corroído. Para ver que no es frágil Procedimiento: esta propiedad es fácil de probar ya que el cobre que poseemos (98% de pureza) no es fácil de romper, es decir que podemos someterlo a golpes con lo que tengamos de fuerza y este no se quebrara , si se cae seguirá permaneciendo tal cual esta. Para ver que resiste a la oxidación Procedimiento: Los metales en la construcción se oxidan por acción del oxígeno del aire. Hay metales impermeables en los cuales la pequeña capa de óxido o carbonato que se le forma en la superficie, protege al resto de metal, como es el caso del cobre, aluminio, plomo, estaño y cinc, entre otros. Hay otros metales, como el hierro, que son permeables y la oxidación penetra el metal hasta destruirlo.
RESULTADOS Y ANALISIS DE RESULTADOS Después de realizar cada una de estas pruebas y otras, se ha demostrado que estas propiedades son correctas es decir que el cobre cumple con todas las propiedades físicas que se le reconoce.
CONCLUSIONES
Los metales juegan un rol importante en nuestras vidas de sociedad civilizada ya que muchas de las cosas que nos rodean, muchos artefactos que usamos, están hechos de metal o son aleaciones de otros.
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Muchos de los lujos que nos damos son posibles gracias a la propiedad de los metales como grandes “conductores de electricidad”. De no haber dominado los recursos que la naturaleza nos brindaba estaríamos viviendo en la más absoluta penumbra y descomunicación. Esta investigación de los metales y sus diversas propiedades nos ha enseñado como es que el hombre a lo largo del tiempo ha llegado a dominar dihas propiedades para su beneficio.
6. BIBLIOGRAFIA 1. Libro: fundamentos de manufactura moderna Autor: Mikell P. Grover 2. Enciclopedia Microsoft Encarta 2000 3. Química 9no. grado. Editorial Santillana. 4. Gran biblioteca océano 2004 5. “Tecnología de Metales” A. Kucher Editorial MIR Moscu 5. www.elrincondelvago.com
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