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PROPIEDADES TÉRMICAS
¿ QUÉ SE ENTIENDE POR PROPIEDAD TÉRMICA?
Respuesta de un material al ser calentado.
Un sólido absorbe energía en forma de calor, su temperatura y dimensiones aumentan.
La energía puede ser transportada a regiones mas frías de la muestra si existen gradientes de temperatura, y en ultima instancia la muestra se llegue a fundir.
PROPIEDADES IMPORTANTES
La capacidad calorífica. La dilatación térmica. La conductividad térmica La refractariedad ( Resistencia Piroscópica).
CAPACIDAD CALORÍFICA.
La capacidad calorífica es una propiedad que indica la capacidad de un material de absorber calor de su entorno.
Representa la cantidad de energía necesaria para aumentar la temperatura del material en una unidad.
En términos matemáticos, se expresa como :
Donde: dQ= es la energía requerida para producur un
dT cambio en la temperatura. Generalmen C se expresa en J/ molK
CAPACIDAD CALORÍFICA
Otra manera sería: Si Q es la cantidad calor que hay que dar a
un cuerpo para subir su temperatura de T1 a T2 entonces:
Con ello obtenemos la capacidad calorifica molar, que puede ser a volumen cte. Cv o a presión constante Cp.
CAPACIDAD CALORÍFICA
La magnitud de Cp es más fácil de medir y siempre es mayor que Cv. Sin embargo esta diferencia es muy pequeña para la mayoría de los materiales sólidos a temperatura ambiente e inferiores.Donde:
Para los sólidos la diferencia entre Cp y Cv es muy pequeño.
CAPACIDAD CALORÍFICA
A veces se utiliza el calor específico (a menudo representado por ce). este representa la capacidad calorífica por unidad de masa (J/KG.K) y se define como la cantidad de calor que hay que comunicar a la unidad de masa con el fin de elevar un grado su temperatura, es decir:
CAPACIDAD CALORÍFICA En el año 1819 los científicos franceses P.
Dulong y A. Petit establecieron experimentalmente una ley de acuerdo con la cual la capacidad calorífica molar de todos los sólidos, a temperaturas suficientemente altas, es una magnitud constante independiente de la temperatura e igual, aproximadamente a: 3R = 25 J/Mol.K
Esto significa que cuando un sólido cualquiera se calienta 1 K, cada uno de sus átomos absorbe uma misma cantidad de energía
CAPACIDAD CALORÍFICA La buena coincidencia de los datos
experimentales con los teóricos solo se manifiesta cuando las temperaturas son lo suficientemente altas. A bajas temperaturas, se observan desviaciones de la ley de Dulong y Petit, y la dependencia de la capacidad calorífica de los sólidos con la temperatura, se puede ver a continuación en la siguiente fig.
CAPACIDAD CALORÍFICA
DEPENDENCIA DE LA TEMPERATURA DE LA CAPACIDAD CALORÍFICA
La variación con la temperatura de la contribución vibracional a la capacidad calorífica a volumen constante para muchos sólidos cristalinos relativamente simple se muestra en la figura:
CAPACIDAD CALORÍFICA
A bajas temperaturas, la relación entre Cv y la temperatura absoluta T es:
Donde: A= es una constante independiente de la temp.
DILATACIÓN TÉRMICA
Los fenómenos que dan lugar a variación de dimensiones con la variación de la temperatura son: La dilatación térmica reversible, que es una
característica intrínseca del material relacionada con la energía del enlace químico.
Cambios polimórficos, correspondientes a transformaciones de fase con variación de volumen.
Sinterización, durante la cual se pueden producir reordenaciones, crecimiento de granos, nucleación de poros y densificación.
Reacciones invariantes, tales como cristalizaciones, disoluciones, fusiones.
DILATACIÓN TERMICA
El cambio de longitud con la temperatura para un material sólido se puede expresar como:
Los cambios de volumen con la temperatura pueden calcularse con:
PROPIEDADES TERMICAS /DILATACION TERMICA
EN LA FIGURA SE INDICAN LAS DILATACIONES LINEALES REVERSIBLES DE ALGUNOS MATERIALES REFRACTARIOS.
1 magnesia2 cromo magnesia3 cromita 4 sílice5 óxido de circonio6 corindón 997 corindón 908 chamota9 silimanita10 circonio11 carburo de silicio
DILATACIÓN TERMICA
PROPIEDADES TERMICAS /DILATACION TERMICALA UTILIDAD DE LA INFORMACIÓN SUMINISTRADA POR LOS ESTUDIOS
DILATOMÉTRICOS ES IMPORTANTE
1.- EN LA FABRICACIÓN DE LOS MATERIALES REFRACTARIOS.
- CURVAS DE SECADO Y COCCIÓN.
- SINTERIZACIÓN 2.- EN LA UTILIZACIÓN DE LOS MATERIALES REFRACTARIOS. -PREVISIÓN DE CAMBIOS DIMENSIONALES Y FORMAS
-DISEÑO DE ESTRUCTURAS O MAMPOSTERÍAS REFRACTARIAS
-TENSIONES TERMOMECÁNICAS EN EL INTERIOR DE PIEZAS DE MATERIALES COMPUESTOS (POLIFÁSICOS)
- RESPUESTAS A LOS CHOQUES TÉRMICOS ASOCIADAS A EXPANSIONES Y CONTRACCIONES.-COMPORTAMIENTO ANTE LOS CICLOS TÉRMICOS
-RESISTENCIA AL DESCONCHADO (SPALLING)
-TENSIONES ENTRE ELEMENTOS DEL REVESTIMIENTO REFRACTARIO
- CALCULO DE JUNTAS DE DILATACIÓN ADECUADAS, PARA QUE NO QUEDEN ABIERTAS LO QUE DARIA LUGAR A UN AFLOJAMIENTO DE LA MAMPOSTERÍA Y SE PRODUCIRIAN FUGAS O PARA QUE NO SE APRIETEN PRODUCIENDO CARGAS DE PRESIÓN QUE PUEDEN CAUSAR ROTURAS.
DILATACIÓN TÉRMICA
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
La conductividad térmica es una propiedad muy importante a la hora de elegir el material más adecuado desde el punto de vista de aislamiento térmico. En general, en los materiales refractarios, y especialmente en los aislantes, se requiere una baja conductividad térmica al objeto de minimizar las pérdidas de calor por las paredes de los hornos industriales, etc.
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
PROPIEDADES TERMICAS /CONDUCTIVIDAD TERMICA
