Introducción a la Ingeniería de los Materiales

Materia y sus Propiedades

**Materia:** todo aquello que ocupa lugar en el espacio y tiene peso.

**Propiedades Organolépticas:** son las que pueden evaluar los materiales a través de los sentidos.

**Propiedades Físicas:** una vez que se estudia la propiedad, el material sigue siendo el mismo.

**Propiedades Químicas:** el material se modifica una vez que la propiedad química ha sido analizada.

Clasificación de los Materiales

**Propiedades que se pueden utilizar para clasificar los materiales:**

**Conductibilidad eléctrica:** indica cuánta resistencia presenta un material al pasaje de corriente eléctrica.
**Solubilidad:** la cantidad de un material que se disuelve en un solvente dado a una temperatura determinada.
**Densidad:** capacidad de un material que cabe en una unidad de volumen a una temperatura determinada.
**Plasticidad:** capacidad de deformación de un sólido por acción de la fuerza.

Modelos Científicos y Postulados

**Los Modelos Científicos:** son importantes para la ciencia porque representan a los objetos o procesos que no se pueden describir directamente por simple observación.

**Los Postulados:**

Todos los materiales están formados por unidades pequeñas llamadas partículas.
Las partículas tienen diferentes tamaños y forma.
Las partículas están en continuo movimiento, ocupan diferentes posiciones y dejan espacios vacíos entre ellas.
Entre las partículas existen fuerzas de atracción de diferente magnitud.

Propiedades Intensivas y Extensivas

**Propiedades Intensivas:** Propiedades que no dependen de la cantidad del material investigado, ej: densidad.

**Propiedades Extensivas:** Propiedades que dependen de la cantidad del material investigado, ej: volumen.

**Punto de Ebullición:** cuando la temperatura hace que la sustancia cambie de líquido a gaseoso.

**Punto de Fusión:** cuando la temperatura hace que la sustancia cambie de sólido a líquido.

Comportamiento de Partículas en Cambios de Estado

**Ebullición:** las partículas toman calor y aumentan su movimiento cada vez más, se separan las partículas y se debilitan las fuerzas de atracción.

**Fusión:** las partículas toman calor y aumentan su movimiento, se separan las partículas y se debilitan las fuerzas de atracción.

Propiedades de los Sólidos

**Rigidez:** capacidad de un cuerpo sólido de soportar pesos sin deformarse.
**Dureza:** resistencia al rayado. Indica cuánta pueden insertarse los materiales entre sí.
**Fragilidad:** capacidad de los materiales de romperse o fracturarse con facilidad.
**Maleabilidad:** tipo de plasticidad que permite hacer láminas con un material sólido por estiramiento.
**Ductibilidad:** posibilidad de hacer alambres o hilos por deformación.
**Elasticidad:** capacidad de deformación de un sólido por la acción de una fuerza; cuando se deja de ejercer la fuerza, el material se recupera de su forma original.
**Plasticidad:** capacidad de los materiales de doblarse y adaptar una forma nueva.

Propiedades de los Líquidos

**Evaporación:** las partículas de la superficie de un material líquido tienden a desprenderse y formar gas.
**Volátil:** líquidos que se evaporan con mayor facilidad que otros.
**Compresión:** es la disminución del volumen por una fuerza externa.
**Viscosidad:** el grado de resistencia de los materiales para fluir.
**Tensión superficial:** ocurre cuando las partículas son fuertemente atraídas hacia abajo y hacia los costados.
**Tensoactivos:** sustancias que reducen la tensión superficial del agua, ej: el detergente.

Cambios de Estado

**Fusión:** es el cambio de un sólido a un líquido.
**Solidificación:** es la transición de un líquido a un sólido.
**Vaporización:** líquidos que pueden transformarse en gaseoso por calentamiento.
**Condensación:** es la transición de gas en líquido, se logra por enfriamiento.
**Sublimación:** cambio de un sólido a un gas, sin pasar por el estado líquido.
**Sublimación inversa:** es el cambio de gas a un sólido.

**Los cambios de estado:** se producen por cambios de temperatura y por aumento o disminución de la presión.

Diferencia entre Evaporación y Ebullición

En la **evaporación**, solo una porción del material se transforma en gas, ocurre solo en la superficie del líquido y a cualquier temperatura. En la **ebullición**, todo el material se convierte en gas, ocurre en todo el líquido y a una temperatura fija.

**Licuación:** pasaje de un gas a líquido cuando llega a una temperatura fija.

Propiedades de los Gases

No tienen volumen propio y ocupan todo el espacio disponible.
Producen presión en todas las direcciones y sentidos.
Modifican el volumen cuando cambian la temperatura y la presión externa.
Se esparcen fácilmente.

Leyes de los Gases

Ley de Charles y Gay-Lussac

El volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura. Se escribe: V=kT. A medida que aumenta la temperatura (T) en grados Kelvin (K) aumenta el volumen (V) del gas en litros (L). **Resumido:** a medida que aumenta la temperatura en grados Kelvin, aumenta el volumen del gas en litros.

Ley de Boyle-Mariotte

El volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión. Se escribe: PV=k. A medida que aumenta el volumen del gas, disminuye la presión, es decir, volumen y presión son inversamente proporcionales.