Propiedades físicas de los materiales de ingeniería

Para finalizar el material para un producto o aplicación de ingeniería, debemos tener conocimiento de las propiedades físicas de los materiales. Las propiedades físicas de un material son aquellas que se pueden observar sin ningún cambio en la identidad del material. Algunas de estas propiedades típicas de un material se enumeran a continuación-

• Densidad

• Gravedad específica

• Temperaturas de cambio de estado

• Coeficientes de expansión térmica

• Calor específico

• Calor latente

• Fluididad

• Soldabilidad

• Elasticidad

• Plasticidad

• Porosidad

• Conductividad térmica

• Conductividad eléctrica

Densidad de Materiales

La densidad de un material o sustancia se define como "la masa por unidad de volumen". Se representa como la relación entre la masa y el volumen de un material. Se denota con “ρ”. Su unidad en el sistema SI es Kg/m3.
Si, m es la masa del material en Kg, V es el volumen del material en metros3.
Entonces la Densidad del material,

Gravedad Específica de Materiales

Se define como la relación entre la densidad del material con respecto a la densidad de un material de referencia o sustancia. No tiene ninguna unidad. A veces también se llama densidad relativa. Para el cálculo de la gravedad, generalmente se considera el agua como sustancia de referencia.

Temperaturas de Cambio de Estado

Generalmente, una sustancia tiene tres estados llamados - estado sólido, estado líquido, estado gaseoso. La temperatura de cambio de estado es la temperatura a la cual la sustancia cambia de un estado a otro.

Las temperaturas de cambio de estado son de los siguientes tipos-

Punto de fusión-Es la temperatura (en oC o K) a la cual la sustancia cambia del estado sólido al estado líquido.

Punto de ebullición-Es la temperatura (en oC o K) a la cual la sustancia cambia del estado líquido al estado gaseoso.

Punto de congelación-Es la temperatura (en oC o K) a la cual un líquido cambia del estado líquido al estado sólido. Teóricamente, es igual al punto de fusión. Sin embargo, en la práctica, puede haber algunas diferencias.

Coeficiente de Expansión Térmica

Cuando un material se calienta, se expande, lo que provoca un cambio en sus dimensiones. El coeficiente de expansión térmica, representa la expansión en el material con el aumento de la temperatura. Los coeficientes de expansión térmica son de tres tipos, a saber-

Coeficiente de Expansión Térmica Lineal
El cambio en la longitud de un objeto debido al cambio en la temperatura está relacionado por el "Coeficiente de expansión térmica lineal". Se denota por “αL”

Donde, ‘l’ es la longitud inicial del objeto, ‘Δl’ es el cambio en la longitud, ‘Δt’ es el cambio en la temperatura. La unidad de αL es por oC.

Coeficiente de Expansión Térmica de Área
El cambio en el área de un objeto debido al cambio en la temperatura está relacionado por el "Coeficiente de expansión térmica de área". Se denota por “αA”.

Donde, ‘l’ es la longitud inicial del objeto, ‘ΔA’ es el cambio en la longitud, ‘Δt’ es el cambio en la temperatura. La unidad de αA es por oC.

Coeficiente de Expansión Térmica de Volumen
El cambio en el volumen de un objeto debido al cambio en la temperatura está relacionado por el "Coeficiente de expansión térmica de volumen". Se denota por “αV”

Donde, ‘l’ es la longitud inicial del objeto, ‘ΔV’ es el cambio en la longitud, ‘Δt’ es el cambio en la temperatura. La unidad de αA es por oC.

Calor Específico de Materiales

El calor específico de un material se define como la cantidad de calor requerida para aumentar la temperatura de la unidad de masa de material en 1oC. Se denota por ‘S’.

Donde, m es la masa del material en Kg. Q es la cantidad de calor dada al material en Joule. Δt es el aumento de temperatura. La unidad de calor específico en el sistema SI es Joule/Kg oC.

Calor Latente de Materiales

El calor latente de un material se