Proprietà fisiche dei materiali da ingegneria
Per finalizzare il materiale per un prodotto o applicazione ingegneristica, dovremmo conoscere le proprietà fisiche dei materiali. Le proprietà fisiche di un materiale sono quelle che possono essere osservate senza alcun cambiamento dell'identità del materiale. Alcune di queste tipiche proprietà di un materiale sono elencate di seguito-
Densità
Peso specifico
Temperature di cambio di stato
Coefficienti di dilatazione termica
Calore specifico
Calore latente
Fluidità
Saldabilità
Elasticità
Plasticità
Porosità
Conducibilità termica
Densità dei Materiali
La densità di un materiale o sostanza è definita come "la massa per unità di volume". È rappresentata come il rapporto tra la massa e il volume di un materiale. È denotata da “ρ”. La sua unità nel sistema SI è Kg/m3.
Se, m è la massa del materiale in Kg, V è il volume del materiale in metri3.
Allora la densità del materiale,
Peso Specifico dei Materiali
È definito come il rapporto tra la densità del materiale rispetto alla densità di un materiale o sostanza di riferimento. Non ha unità di misura. A volte viene anche chiamato densità relativa. Per il calcolo del peso specifico, generalmente l'acqua viene considerata come sostanza di riferimento.
Temperature di Cambio di Stato
In generale, una sostanza ha tre stati chiamati - stato solido, stato liquido, stato gassoso. La temperatura di cambio di stato è la temperatura alla quale la sostanza cambia da uno stato all'altro.
Le temperature di cambio di stato sono di seguenti tipi-
Punto di fusione-È la temperatura (in oC o K) alla quale la sostanza cambia dallo stato solido allo stato liquido.
Punto di ebollizione-È la temperatura (in oC o K) alla quale la sostanza cambia dallo stato liquido allo stato gassoso.
Punto di congelamento-È la temperatura (in oC o K) alla quale un liquido cambia dallo stato liquido allo stato solido. Teoricamente è uguale al punto di fusione. Tuttavia, praticamente può esserci qualche differenza.
Coefficiente di Dilatazione Termica
Quando un materiale viene riscaldato, si espande, a causa di ciò le sue dimensioni cambiano. Il coefficiente di dilatazione termica rappresenta l'espansione del materiale con l'aumento della temperatura. I coefficienti di dilatazione termica sono di tre tipi, vale a dire-
Coefficiente di Dilatazione Termica Lineare
Il cambiamento nella lunghezza di un oggetto a causa del cambiamento di temperatura è correlato dal "Coefficiente di dilatazione termica lineare". È denotato da “αL”
Dove, ‘l’ è la lunghezza iniziale dell'oggetto, ‘Δl’ è il cambiamento di lunghezza, ‘Δt’ è il cambiamento di temperatura. L'unità di αL è per oC.
Coefficiente di Dilatazione Termica Superficiale
Il cambiamento nell'area di un oggetto a causa del cambiamento di temperatura è correlato dal "Coefficiente di dilatazione termica superficiale". È denotato da “αA”.
Dove, ‘l’ è la lunghezza iniziale dell'oggetto, ‘ΔA’ è il cambiamento di area, ‘Δt’ è il cambiamento di temperatura. L'unità di αA è per oC.
Coefficiente di Dilatazione Termica Volumetrica
Il cambiamento di volume di un oggetto a causa del cambiamento di temperatura è correlato dal "Coefficiente di dilatazione termica volumetrica". È denotato da “αV”
Dove, ‘l’ è la lunghezza iniziale dell'oggetto, ‘ΔV’ è il cambiamento di volume, ‘Δt’ è il cambiamento di temperatura. L'unità di αA è per oC.
Calore Specifico dei Materiali
Il calore specifico di un materiale è definito come la quantità di calore richiesta per aumentare la temperatura di unità di massa del materiale di 1oC. È denotato da ‘S’.
Dove, m è la massa del materiale in Kg. Q è la quantità di calore fornita al materiale in Joule. Δt è l'aumento di temperatura. L'unità del calore specifico nel sistema SI è Joule/Kg oC.
Calore Latente dei Materiali
