Propiedades térmicas de los materiales
Gimena meza Resistencia de los materiales Instituto IACC 30/04/2018
Desarrollo
1) Se requiera elaborar una pieza moldeada de cobre que tenga las siguientes dimensiones finales: 50 cm de largo x 10 cm de ancho x 3 cm de espesor a temperatura ambiente de 25 °C. Entonces, ¿cuales deben ser las dimensiones del molde a utilizar con el fin de obtener la pieza deseada?
Respuesta Antes de resolver el problema vamos hacer un pequeño comentario del proceso de moldeo de una pieza de cobre en este caso el cobre se funde y se llama técnica metalúrgica en donde el cobre fundido se convierte en un molde en donde se enfría para luego solidificar resultando la pieza de fusión que se requiere
Ahora veremos los datos que se nos entrega para realizar este problema
Coeficiente de dilatación térmica lineal del cobre 16,60 x 10 6ºc(Aal) Temperatura AT = Tf _Ti =25ºC- 1083ºC=-1058ºC El cambio de cualquier dimensión está dado por AT=IF-Li – aAL .AT.10 Para obtener la dimensión final (if) deseada la longitud del molde (10) debe ser Lf -Li= 1660 x 10- 6ºC /X ( -1058ºC) x Lo Lf -Li _ 0,0175628 Lo Lf_ Lo _00, 175628 Lo – (1_ 0,0175628) Lo 0,9824372 Lo _Lf Lo _Lf / 0.9824372 Por lo tanto, para la dimensión final de 50 cm la longitud del molde debe ser Lo _Lf / 0,9824372= 50 cm / 0,9824372 = 50894cm Lo =50894 cm Para la dimensión final de 10 con la longitud del molde debe ser Lo _Lf 0,9824370 = 10 cm / 0.9824372 = 10170 cm Lo = 10170 cm
Para la dimensión final de 3 longitud del molde debe ser Lo = Lf /0,9824370 = 3 cm 0,9824370 = 3,054 cm Lo =3.054 cm Entonces para obtener la pieza con dimensiones de 50 x 3 cm el molde deber tener 50,894 x 10,179 x 3,054 cm 2) A partir del diagrama de fases de la cerámica NiO- MgO que se muestra a continuación, determine: las fases presentes, la composición de cada fase y la cantidad de cada fase en (%) para las siguientes cerámicas a 2.400 °C:
a) NiO – 20% MgO. b) NiO – 40% MgO. c) NiO – 80% MgO.
Respuesta Tipo de fase liquida Composición de cada fase del 20% y el resto 80% es NiO cantidad de fase en porcentaje 100% fase liquida b) NiO 40 %MgO fase liquida y solida composición de cada fase composición del 40% y el resto en 60% en NiO C) NiO 80% MgO Tipo de fase solida con un 20% y el resto un 80% de NiO
2) Dé dos ejemplo de aplicaciones industriales en donde se empleen los cambios de fase de los materiales. Explique cuales son los cambios de fase relevantes para esa aplicación e indique la razón para su uso.
Respuesta Cobre: el cobre debe estar en estado líquido para pasar a estado sólido y combertirse en molde moldes de cobre Cerámica; para la fabricacion de piezas de cerámicas estas se deben poner a altas temperaturas para poder obtener la pieza deseada el cambio de fase es de líquido a solido
3) ¿Seria posible el proceso de sinterización sin que ocurra difusión de los átomos? Argumente adecuadamente su respuesta. Y ¿qué propiedades de los materiales se ven afectadas por el proceso de sinterización? Respuesta
Para que se realice el sistema de sinterización es necesario la difusión para que el material en polvo se pueda unir y haci formar la pieza ya que de lo contrario no habría unión ya que las pequeñas partículas no se pueden trasladar de un lugar a otro Y los materiales que se ven afectada son el comportamiento por la temperatura y la dureza
4) En un intercambiador de calor se ha utilizado una lámina de aleación de hierro con estructura FCC de 1 mm de espesor, para contener una mezcla de gases con una Concentración de nitrógeno de 10 g/cm3. En condiciones estacionarias se ha encontrado que, al otro lado de la lámina de hierro, la Concentración de nitrógeno es de 0,2 g/cm3. Calcule la velocidad de difusión del nitrógeno (flujo J) a través de la lámina si la temperatura de operación del intercambiador es de 1.200 °C.
respuesta
utilizando la formula de flujo de difusión establecido en la primera ley de Fick se tiene
J = -023cm 2 /s
10 3−0,2 3 1
J = 0,23 cm 2 /s * 9.8 J = 2,254 g /cms* s
Bibliografía
Contenido de la semana 4 iacc
