Proprietà dei materiali

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Rebecca Volpi
9 anni fa
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1 Capacità termica Termiche Conducibilità termica Coefficiente di dilatazione Resistenza allo shock termico Temperatura di cambio di fase

2 Capacità termica Si definisce Capacità termica di un materiale la quantità di energia termica Q necessaria ad aumentare la sua temperatura di un grado. J/ K Dove: dq = quantità infinitesima di calore scambiata dal corpo. dt = variazione infinitesima di temperatura.

3 Calore specifico Il Calore Specifico 'c' è la quantità di calore che occorre fornire alla unità di massa per variare la temperatura di un grado. Può essere riferita all unità di massa chilogrammo (calore specifico) o mole (calore specifico molare) J/(mole K) cal/(mole K) J/(Kg K) cal/(kg K)

4 Calore latente Durante il riscaldamento un materiale può subire un cambiamento di stato. Durante un cambiamento di stato il materiale, pur assorbendo/cedendo energia, non modifica la sua temperatura. La quantità assorbita/ceduta durante i cambiamenti completi di stato si definiscono calori latenti (J/kg, J/mole, cal/kg, cal/mole) Solido Liquido Vapore C.L. Fusione C.L. Evaporazione C.L. Condensazione C.L. Solidificazione

5 Conducibilità termica Per conducibilità termica di un materiale si intende la quantità di calore Q che attraversa nell unità di tempo una superficie A unitaria di materiale attraverso uno spessore unitario, quando tra le due facce opposte esiste la differenza di 1 K. T 2 A Q T 1 k = Qx A Tt x

6 Coefficiente di dilatazione Dove L f = L o = α l = T f = T i = lunghezza finale lunghezza iniziale coefficiente di dilatazione lineare temperatura finale temperatura iniziale La maggior parte dei materiali variano la propria dimensione se variano la temperatura

7 Coefficiente di dilatazione Si possono individuare anche altri due coefficienti di dilatazione: Coefficiente di dilatazione superficiale S S o s α s 2 α l Coefficiente di dilatazione volumetrico α v 3 α l

8 Resistenza allo shock termico I materiali, in special modo quelli fragili, possono dar luogo a frattura a causa di brusche variazioni di temperatura (es. vetro) I test di resistenza allo shock termico prevedono cicli di riscaldamento seguiti da rapidi raffreddamenti fino a rottura del pezzo o fino al raggiungimento di un numero di cicli prestabilito. La loro resistenza viene valutata sulla base del numero di cicli a cui riescono a resistere. La frattura nasce dall insorgere di tensioni meccaniche all interno del materiale dovuto a: Gradienti di temperatura Anisotropicità del materiale

9 Resistenza allo shock termico Parametri fondamentali sono: Resistenza a frattura Coefficiente di conducibilità termica Coefficiente di dilatazione termica thermal shock resistance per materiali ceramici

10 Temperatura di cambio di fase c c 1 d 1 d a-b curva di equilibrio monovariante tra solido e gas (sublimazione/brinamento o deposizione) a b b 1 b-c curva di equilibrio monovariante tra solido e liquido (fusione/solidificazione o cristallizzazione) Diagramma di fase o di stato di un componente puro b-d curva di equilibrio monovariante tra liquido e gas (evaporazione/ liquefazione o condensazione)

Temperatura di cambio di fase a b c c 1 b 1 d 1 Diagramma di fase o di stato di un componente puro d Il punto triplo b valore della temperatura e della pressione per il quale è possibile osservare la

11 Temperatura di cambio di fase a b c c 1 b 1 d 1 Diagramma di fase o di stato di un componente puro d Il punto triplo b valore della temperatura e della pressione per il quale è possibile osservare la coesistenza delle tre fasi (punto zerovariante) Il punto critico d punto di coordinate (P, T) nel quale perde di significato la curva di separazione Liquido-Gas Un aumento della pressione trasla le curve di equilibrio

12 Temperatura di cambio di fase Nel caso dell acqua un aumento della pressione produce un aumento della temperatura di fusione (Tratto rosso con pendenza negativa)

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