TALLER
DE TECNOLOGÍA E INFORMÁTICA TEMA:
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.
Propiedades de los Materiales
Las propiedades de un material
determinado se pueden clasificar en cinco grupos (Químicas, físicas, mecánicas,
de fabricación, estéticas y económicas), solo se estudiarán tres propiedades:
químicas, físicas y mecánicas
Excepto las propiedades estéticas y
económicas, las demás propiedades de un material dependen de su estructura
interna y condicionan su comportamiento durante el proceso de fabricación, a la
vez que le confieren utilidad para unas determinadas aplicaciones.
Ya que la estructura interna de un
material define sus propiedades, si se desea modificar éstas, habrá que variar
de alguna manera su estructura interna; esto se consigue, en el caso de los
metales, al alearlos entre sí o al someterlos a tratamientos térmicos.
1.-
Propiedades químicas
Uno de los factores que limitan de
forma notable la vida de un material es la alteración química que puede
experimentar en procesos de oxidación o corrosión.
1.1.-
Oxidación: Cuando un
material se encuentra situado en una atmósfera oxidante, su superficie se oxida
más o menos rápidamente; el óxido que se transforma se deposita en la parte
exterior del material recubriéndolo por completo. Para que el proceso de
oxidación continúe en esa situación, el material o el oxígeno deben atravesar,
por difusión, la capa de óxido, que se comporta oponiéndose tanto al movimiento
de los átomos de oxígeno como a los del material.
1.2.-
Corrosión: Cuando la
oxidación de un material concreto se produce en un ambiente húmedo o en
presencia de otras sustancias agresivas, se denomina corrosión. Ésta es mucho
más peligrosa para la vida de los materiales que la oxidación simple, pues en
un medio húmedo la capa de óxido no se deposita sobre el material, sino que se
disuelve y acaba por desprenderse.
La corrosión no se verifica de una
manera uniforme, sino que existen determinados puntos del material donde el
ataque es mayor. Esto da lugar a la formación de importantes fisuras, que
pueden llegar a producir una rotura por fatiga o una fractura frágil.
2.-
Propiedades físicas
2.1.-
Densidad y peso específico: Se
denomina densidad a la relación existente entre la masa de un determinado
material y el volumen que ocupa.
Por su peso se entiende la relación
existente entre el peso de una determinada cantidad de materia el volumen que
ocupa.
2.2.-
Propiedades eléctricas: Todas
las sustancias, en mayor o menor grado, son conductoras de la corriente
eléctrica y también, según ciertas características de construcción y
naturaleza, ofrecen una resistencia al paso de la corriente.
La resistencia eléctrica de un
material conductor depende, entre otros factores, de su naturaleza; es decir,
de la presencia de electrones negativos móviles en los átomos y de su grado de
movilidad, ésta propiedad, específica de cada sustancia, se denomina
resistividad; se define como la resistencia que ofrece al paso de la corriente
un elemento de ese material.
Los metales son, en general, buenos
conductores de la corriente eléctrica, pues su estructura interna es muy
ordenada y los electrones no se encuentran sujetos a un determinado átomo. En
cambio, la madera, los compuestos cerámicos, los polímeros... poseen
resistividad muy altas debido a que los electrones de sus átomos carecen
prácticamente de movilidad; se dice que son malos conductores de la
electricidad.
2.3.-
Propiedades térmicas: Determinan
el comportamiento del material en unas condiciones dadas.
2.3.1.-
Dilatación térmica: La
mayoría de los materiales aumentan de tamaño (se dilatan) al aumentar su
temperatura, siempre que no se produzcan cambios de fase. El origen de la
dilatación térmica reside en que al aumentar la temperatura aumentan las
vibraciones de las partículas del material, lo que da origen a una mayor
separación entre ellas.
2.3.2.-
Calor específico: Se
define el calor específico de una sustancia como la cantidad de calor que es
preciso aportarle para que su temperatura aumente 1ºC, sin que presente cambios
de fase.
2.3.3.-
Temperatura de fusión: Al
calentar un sólido, el movimiento vibratorio de sus partículas se va haciendo
cada vez más amplio, produciéndose la dilatación; pero si se continúa
aumentando la temperatura llega un punto en el que la magnitud de las
vibraciones es tal que la estructura del material no se puede mantener y se
produce su fusión. La temperatura a la que esto sucede recibe el nombre de
temperatura de fusión, la cual varía ligeramente con la presión. La temperatura
de fusión a presión normal se conoce como punto de fusión (fundición).
2.3.4.-
Conductividad térmica: La
transmisión de calor por conducción se verifica a través de los cuerpos desde
los puntos de mayor a los de menor temperatura.
La conductividad térmica es un
parámetro indicativo del comportamiento de cada cuerpo frente a este tipo de
transmisión de calor.
2.4.-
Propiedades magnéticas: Teniendo
en cuenta su comportamiento frente a un campo magnético exterior, los
materiales se pueden clasificar en tres grupos diferentes.
·
Materiales diamagnéticos: se oponen al campo magnético
aplicado, de tal forma que en su interior el campo magnético es más débil.
·
Materiales paramagnéticos: el campo magnético en su interior es
algo mayor que el aplicado.
·
En
el interior de los materiales
ferromagnéticos el campo magnético es mucho mayor que el exterior. Estos
materiales se utilizan como núcleos magnéticos en transformadores y bobinas en
circuitos eléctricos y electrónicos; los más importantes son el hierro, el
cobalto, el níquel y sus aleaciones.
2.5.-
Propiedades ópticas
Al incidir la luz sobre la superficie
de un cuerpo, una parte de ella se refleja; parte se transmite a través del
cuerpo; otra parte se difunde, es decir, sufre una reflexión no especular en
múltiples direcciones y, por último, la luz restante la absorbe el cuerpo,
aumentando su energía interna. El color que presenta un cuerpo se debe
precisamente a la luz reflejada si el cuerpo es opaco, o a la que pasa a través
de él si es transparente o translúcido.
·
Los
cuerpos opacos absorben o reflejan totalmente la luz, impidiendo que pase a su
través.
·
Los
cuerpos transparentes transmiten la luz, por lo que permiten ver a través de
ellos.
·
Por
último, el tipo de cuerpos denominados translúcidos dejan pasar la luz, pero
impiden ver los objetos a su través.
3.-
Propiedades mecánicas
Las propiedades mecánicas indican el
comportamiento de un material cuando se encuentra sometido a fuerzas
exteriores, estas propiedades son: Tracción, Compresión, Flexión, Cizalladura, Torsión.
ACTIVIDADES:
Debes leer completamente el documento antes de iniciar cada actividad.
1.
Realiza un mapa conceptual sobre el tema: Propiedades
de los materiales.
2.
Responde:
a.
Según la lectura del texto, ¿de qué dependen las
propiedades químicas, físicas y mecánicas de un material?
b.
¿A qué se debe la oxidación y corrosión de un
material?
c.
De las propiedades físicas de los materiales indica:
¿Qué es la densidad?, ¿Qué es el peso? ¿Qué es un material conductor?, ¿Qué es
la resistividad de un material?
d.
Escribe 5 ejemplos de materiales conductores y 5
ejemplos de materiales resistivos a la electricidad.
e.
Describe las siguientes propiedades térmicas: Dilatación, Calor específico,
Temperatura de fusión, Conductividad.
f.
Escribe un ejemplo de a) un cuerpo opaco, b) un
cuerpo transparente, c) Un cuerpo traslucido.
g.
Consulta la definición de cada una de las
siguientes propiedades mecánicas de los materiales: Tracción, Compresión, Flexión,
Cizalladura, Torsión.
