Lucrarea nr. 1Proprietățile termofizice ale materialelor

1.1Generalități

Materialele se caracterizează, în principal, prin compoziţie chimică, structură şi proprietăţi.

Structura materialelor reprezintă modul de asociere, de repartiţie şi de aranjare reciprocă a

componenţilor materialelor respective. De exemplu, un material are structură compactă dacă nu are pori vizibili (de exemplu, laminatele, sticla), sau structură poroasă, cînd prezintă pori şi canale capilare (de exemplu, piatra ponce, spumele de polimeri); în cazul celor cu structură fibroasă (de exemplu, lemnul), materialul este dispus sub formă de fibre paralele.

Proprietăţile materialelor depind de compoziţia şi de structura lor şi se pot determina în laborator, pe baza unor metodologii de încercare stabilite prin prescripţii tehnice (standarde, normative sau norme interne).

Încercările şi analizele de laborator pentru stabilirea compoziţiei, a structurii şi a proprietăţilor materialelor se efectuează asupra unor probe reprezentative denumite probe medii. Felul de prelevare a probei şi cantităţile necesare sînt indicate pentru fiecare material în parte.

Pentru materialele care au o omogenitate redusă şi prezintă adesea anumite defecte de structură, încercările de laborator se efectuează, în general, pe un număr de 3 ... 6 probe medii, rezultatul fiind media aritmetică a rezultatelor parţiale obţinute.

1.2Proprietăţi termice

Aceste proprietăţi reprezintă comportarea diferitelor produse la acţiunea energiei termice. Principalii factori implicaţi în determinarea unui anumit comportament îl constituie: starea suprafeţei, presiunea, temperatura.

a) căldura specifică – este cantitatea de căldură necesară unui gram de materie pentru creşterea temperaturii cu un grad, fără modificări de natură fizică şi chimică. Unitatea de măsură este caloria, egală cu cantitatea de căldură necesară unui gram de apă pentru ridicarea temperaturii cu 1 grad Celsius.b) capacitatea calorică reprezinta caldura necesara unui corp pentru a-si modifica temperatura cu un grad si se noteaza cu C. [J/K]

b) dilatarea termică – reprezintă mărirea dimensiunilor sau volumului sub acţiunea căldurii; dilatarea poate fi liniară sau volumică. Dilatarea termică este caracteristică de material.

c) conductibilitatea termică – este proprietatea unei structuri de a asigura propagarea energiei termice. Caracteristica specifică, numită conductivitatea termică, este direct proporţională cu

suprafaţa şi timpul de trecere şi invers proproţională cu grosimea stratului conducător. Implicaţiile acestei proprietăţi sunt foarte mari în industria bunurilor de uz casnic.

d) termoizolarea – proprietatea materialelor izolatoare de a conduce foarte puţin căldura: proprietatea este foarte importantă pentru produsele textile, materialele pentru încălţăminte etc.

e) stabilitatea termică – proprietatea de a rezista la acumulări de energie termică. După această proprietate materialele se grupează în :- termorezistente – cu o mare rezistenţă la temperaturi ridicate (azbest, ceramica refractară)- termostabile – rezistenţă suficient de mare la temperaturi ridicate- termolabile – îşi modifică proprietăţile sub acţiunea căldurii

f) stabilitatea piretică – comportarea la flacără; după acest criteriu materialele sunt: pirorezistente (ignifuge), pirostabile, pirolabile (combustibile). Principala caracteristică a materialelor combustibile este capacitatea calorică exprimată în kcal/kg.

1.3 Proprietăţi fizice -sunt însuşirile care determină relaţiile metalelor cu mediul înconjurător, acestea sunt:

culoarea - majoritatea cenuşiu-închis -> alb strălucitor-excepţie galben sau roşcată (Au, Cu şi aliajele lor);

luciul - proprietatea de a reflecta lumina -metalic;

densitatea ρ -variază de la 530 kg/m3 (litiu), până la 22 500 kg/m3 (osmiu)

fuzibilitatea - este proprietatea materialelor de a se topi la o anumită temperatură.

dilatarea termică - este modificarea dimensiunii atunci când sunt încălzite

conductibilitate termică - este proprietatea materialelor metalice de a conduce căldura;

conductibilitatea electrică;

magnetismul - comportamentul materialelor metalice când sunt introduse într-un câmp magnetic.

rezistenţa la coroziune - este proprietatea materialelor metalice de a rezista la acţiunea unor agenţi chimici din mediul înconjurător (aer, apă, gaze industriale etc.)

conductivitatea termică este mărimea fizică prin care se caracterizează capacitatea unui material de a transmite căldura atunci când este supus unei diferențe de temperatură

λ [W/m*K]

 difuzivitatea termică - este o masură a ritmului de variatie a temperaturii intr-un anumit sistem