{"id":112995,"date":"2021-08-30T20:29:40","date_gmt":"2021-08-30T19:29:40","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/propiedades-termicas-de-los-materiales-definicion\/"},"modified":"2021-10-04T09:17:32","modified_gmt":"2021-10-04T08:17:32","slug":"propiedades-termicas-de-los-materiales-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/es\/propiedades-termicas-de-los-materiales-definicion\/","title":{"rendered":"Propiedades t\u00e9rmicas de los materiales – Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"
Las propiedades t\u00e9rmicas de los materiales se refieren a la respuesta de los materiales a los cambios de temperatura y a la aplicaci\u00f3n de calor. A medida que un s\u00f3lido absorbe energ\u00eda en forma de calor, su temperatura aumenta y sus dimensiones aumentan. <\/div><\/div>\n
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Las propiedades t\u00e9rmicas<\/strong>\u00a0\u00a0de los materiales se refieren a la respuesta de los materiales a los cambios de\u00a0\u00a0thermodynamics<\/a>\/thermodynamic-properties\/what-is-temperature-physics\/\u00bb>temperatura\u00a0y a la aplicaci\u00f3n de\u00a0calor<\/a>.\u00a0A medida que un s\u00f3lido absorbe\u00a0thermodynamics<\/a>\/what-is-energy-physics\/\u00bb>energ\u00eda\u00a0en forma de calor, su temperatura aumenta y sus dimensiones aumentan.\u00a0Pero los\u00a0diferentes materiales reaccionan<\/strong>\u00a0a la aplicaci\u00f3n de calor de manera\u00a0diferente<\/strong>.<\/p>\n

La capacidad calor\u00edfica, la expansi\u00f3n t\u00e9rmica y la conductividad t\u00e9rmica son propiedades que a menudo son cr\u00edticas en el uso pr\u00e1ctico de s\u00f3lidos.<\/p>\n

Punto de fusi\u00f3n: punto de ebullici\u00f3n de los materiales<\/h2>\n

Tenga en cuenta que estos puntos est\u00e1n asociados con la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica est\u00e1ndar.<\/p>\n

Punto de fusion<\/h3>\n

Ver tambi\u00e9n:\u00a0Puntos de fusi\u00f3n – Tabla peri\u00f3dica<\/a><\/p>\n

En general, la\u00a0\u00a0fusi\u00f3n<\/strong> \u00a0es un\u00a0cambio<\/strong>\u00a0\u00a0de\u00a0fase<\/strong>\u00a0de una sustancia de la fase s\u00f3lida a la l\u00edquida.\u00a0El\u00a0\u00a0punto<\/strong>\u00a0\u00a0de\u00a0fusi\u00f3n<\/strong>\u00a0de una sustancia es la temperatura a la que se produce este cambio de fase.\u00a0El\u00a0\u00a0punto de fusi\u00f3n\u00a0<\/strong>tambi\u00e9n define una condici\u00f3n en la que el s\u00f3lido y el l\u00edquido pueden existir en equilibrio.\u00a0Agregar calor convertir\u00e1 el s\u00f3lido en l\u00edquido sin cambios de temperatura.\u00a0En el punto de fusi\u00f3n, las dos fases de una sustancia, l\u00edquido y vapor, tienen energ\u00edas libres id\u00e9nticas y, por lo tanto, es igualmente probable que existan.\u00a0Por debajo del punto de fusi\u00f3n, el s\u00f3lido es el estado m\u00e1s estable de los dos, mientras que por encima se prefiere la forma l\u00edquida.\u00a0El punto de fusi\u00f3n de una sustancia depende de la presi\u00f3n y generalmente se especifica a presi\u00f3n est\u00e1ndar.\u00a0Cuando se considera como la temperatura del cambio inverso de l\u00edquido a s\u00f3lido, se denomina punto de congelaci\u00f3n o punto de cristalizaci\u00f3n.<\/p>\n

Ver tambi\u00e9n:\u00a0\u00a0depresi\u00f3n del punto de fusi\u00f3n<\/a><\/p>\n

La primera teor\u00eda que explica el mecanismo de fusi\u00f3n a granel fue propuesta por Lindemann, quien utiliz\u00f3 la vibraci\u00f3n de los \u00e1tomos en el cristal para explicar la transici\u00f3n de fusi\u00f3n.\u00a0Los s\u00f3lidos son similares a los l\u00edquidos en que ambos son estados condensados, con part\u00edculas que est\u00e1n mucho m\u00e1s juntas que las de un gas.\u00a0Los\u00a0\u00e1tomos<\/a>\u00a0de un s\u00f3lido est\u00e1n estrechamente unidos entre s\u00ed, ya sea en una\u00a0red geom\u00e9trica<\/a>\u00a0regular\u00a0(s\u00f3lidos cristalinos, que incluyen metales y hielo ordinario) o irregularmente (un s\u00f3lido amorfo como el vidrio de ventana com\u00fan), y por lo general tienen poca energ\u00eda.\u00a0El\u00a0\u00a0movimiento de \u00e1tomos<\/strong>, iones o mol\u00e9culas individuales en un s\u00f3lido est\u00e1 restringido al movimiento vibratorio alrededor de un punto fijo. A medida que se calienta un s\u00f3lido, sus\u00a0part\u00edculas vibran m\u00e1s r\u00e1pidamente<\/strong>\u00a0a medida que el s\u00f3lido absorbe energ\u00eda cin\u00e9tica.\u00a0En alg\u00fan momento, la amplitud de la vibraci\u00f3n se vuelve tan grande que los \u00e1tomos comienzan a invadir el espacio de sus vecinos m\u00e1s cercanos y los perturban y se inicia el proceso de fusi\u00f3n.\u00a0El\u00a0\u00a0punto de fusi\u00f3n<\/strong> es la temperatura a la que las vibraciones disruptivas de las part\u00edculas del s\u00f3lido superan las fuerzas de atracci\u00f3n que operan dentro del s\u00f3lido.<\/p>\n

Al igual que con los puntos de ebullici\u00f3n, el punto de fusi\u00f3n de un s\u00f3lido depende de la fuerza de esas fuerzas atractivas. Por ejemplo, el cloruro de sodio (NaCl) es un compuesto i\u00f3nico que consta de una multitud de enlaces i\u00f3nicos fuertes. El cloruro de sodio se funde a 801\u00b0C. Por otro lado, el hielo (H2<\/sub>O s\u00f3lido) es un compuesto molecular cuyas mol\u00e9culas se mantienen unidas por enlaces de hidr\u00f3geno, lo que constituye un claro ejemplo de interacci\u00f3n entre dos dipolos permanentes. Aunque los enlaces de hidr\u00f3geno son las fuerzas intermoleculares m\u00e1s fuertes, la fuerza de los enlaces de hidr\u00f3geno es mucho menor que la de los enlaces i\u00f3nicos. El punto de fusi\u00f3n del hielo es de 0\u00b0C.<\/p>\n

Los enlaces covalentes<\/a> a\u00a0menudo dan como resultado la formaci\u00f3n de peque\u00f1as colecciones de \u00e1tomos mejor conectados llamados mol\u00e9culas, que en s\u00f3lidos y l\u00edquidos est\u00e1n unidos a otras mol\u00e9culas por fuerzas que a menudo son mucho m\u00e1s d\u00e9biles que los enlaces covalentes que mantienen unidas las mol\u00e9culas internamente.\u00a0Estos enlaces intermoleculares d\u00e9biles dan a las sustancias moleculares org\u00e1nicas, como ceras y aceites, su car\u00e1cter de masa blanda y sus puntos de fusi\u00f3n bajos (en los l\u00edquidos, las mol\u00e9culas deben dejar de tener un contacto m\u00e1s estructurado u orientado entre s\u00ed).<\/p>\n

Punto de ebullici\u00f3n<\/h3>\n

Ver tambi\u00e9n:\u00a0Puntos de ebullici\u00f3n – Tabla peri\u00f3dica<\/a><\/p>\n

En general, la ebullici\u00f3n<\/strong>\u00a0es un\u00a0\u00a0cambio<\/strong> de\u00a0fase<\/strong> de una sustancia de la fase l\u00edquida a la fase gaseosa.\u00a0El\u00a0punto<\/strong>\u00a0de\u00a0ebullici\u00f3n<\/strong>\u00a0de una sustancia es la temperatura a la que se produce este cambio de fase (ebullici\u00f3n o vaporizaci\u00f3n).\u00a0La temperatura a la que\u00a0\u00a0\u00a0comienza a producirse la\u00a0vaporizaci\u00f3n<\/strong>\u00a0(ebullici\u00f3n) para una presi\u00f3n determinada tambi\u00e9n se conoce como\u00a0temperatura de saturaci\u00f3n<\/a><\/strong>\u00a0y, en estas condiciones, puede coexistir una mezcla de vapor y l\u00edquido.\u00a0Se puede decir que el l\u00edquido est\u00e1 saturado de energ\u00eda t\u00e9rmica.\u00a0Cualquier adici\u00f3n de energ\u00eda t\u00e9rmica da como resultado una transici\u00f3n de fase.\u00a0En el\u00a0\u00a0punto de ebullici\u00f3n<\/strong>\u00a0las dos fases de una sustancia, l\u00edquido y vapor, tienen energ\u00edas libres id\u00e9nticas y, por lo tanto, es igualmente probable que existan.\u00a0Por debajo del punto de ebullici\u00f3n, el l\u00edquido es el estado m\u00e1s estable de los dos, mientras que por encima se prefiere la forma gaseosa.\u00a0La presi\u00f3n a la que comienza a producirse la vaporizaci\u00f3n (ebullici\u00f3n) para una temperatura determinada se denomina\u00a0\u00a0presi\u00f3n de saturaci\u00f3n<\/strong>.\u00a0Cuando se considera como la temperatura del cambio inverso de vapor a l\u00edquido, se denomina punto de condensaci\u00f3n.<\/p>\n

Como puede verse, el\u00a0\u00a0punto<\/strong> de\u00a0ebullici\u00f3n<\/strong> de un l\u00edquido var\u00eda dependiendo de la presi\u00f3n ambiental circundante. Un l\u00edquido en vac\u00edo parcial tiene un punto de ebullici\u00f3n m\u00e1s bajo que cuando ese l\u00edquido est\u00e1 a presi\u00f3n atmosf\u00e9rica. Un l\u00edquido a alta presi\u00f3n tiene un punto de ebullici\u00f3n m\u00e1s alto que cuando ese l\u00edquido est\u00e1 a presi\u00f3n atmosf\u00e9rica. Por ejemplo, el agua hierve a 100\u00b0C (212\u00b0F) al nivel del mar, pero a 93,4\u00b0C (200,1\u00b0F) a 1900 metros (6,233 pies) de altitud. Por otro lado, el agua hierve a 350\u00b0C (662\u00b0F) a 16,5 MPa (presi\u00f3n t\u00edpica de los PWR).<\/p>\n

En la\u00a0\u00a0tabla peri\u00f3dica de elementos<\/a>, el elemento con el punto de ebullici\u00f3n m\u00e1s bajo es el helio.\u00a0Tanto los puntos de ebullici\u00f3n del renio como del tungsteno superan los 5000 K a presi\u00f3n est\u00e1ndar.\u00a0Dado que es dif\u00edcil medir temperaturas extremas con precisi\u00f3n sin sesgo, se ha citado en la bibliograf\u00eda que ambas tienen el punto de ebullici\u00f3n m\u00e1s alto.<\/p>\n

\"punto<\/a><\/p>\n

Conductividad t\u00e9rmica de materiales<\/h2>\n

Las caracter\u00edsticas de transferencia de calor de un material s\u00f3lido se miden mediante una propiedad llamada\u00a0\u00a0conductividad t\u00e9rmica<\/strong><\/a>, k (o \u03bb), medida en\u00a0\u00a0W\/mK<\/strong>.\u00a0Es una medida de la capacidad de una sustancia para transferir calor a trav\u00e9s de un material por\u00a0\u00a0conducci\u00f3n<\/a>.\u00a0Tenga en cuenta que\u00a0\u00a0la ley de Fourier se<\/strong><\/a>\u00a0\u00a0aplica a toda la materia, independientemente de su estado (s\u00f3lido, l\u00edquido o gas), por lo tanto, tambi\u00e9n se define para l\u00edquidos y gases.<\/p>\n

La\u00a0\u00a0conductividad t\u00e9rmica<\/strong><\/a>\u00a0\u00a0de la mayor\u00eda de los l\u00edquidos y s\u00f3lidos var\u00eda con la temperatura.\u00a0Para los vapores, tambi\u00e9n depende de la presi\u00f3n.\u00a0En general:<\/p>\n

\"conductividad<\/a><\/p>\n

La mayor\u00eda de los materiales son casi homog\u00e9neos, por lo que normalmente podemos escribir\u00a0\u00a0k = k (T)<\/em><\/strong>.\u00a0Se asocian definiciones similares con las conductividades t\u00e9rmicas en las direcciones y y z (ky, kz), pero para un material is\u00f3tropo, la conductividad t\u00e9rmica es independiente de la direcci\u00f3n de transferencia, kx = ky = kz = k.<\/p>\n

Conductividad t\u00e9rmica de metales<\/h3>\n
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El transporte de\u00a0energ\u00eda t\u00e9rmica<\/a>\u00a0en s\u00f3lidos puede deberse generalmente a dos efectos:<\/div>\n<\/div>\n
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