Proprietà dei materiali
•Capacità termica
Termiche
Termiche
•Conducibilità termica
•Coefficiente di dilatazione
•Resistenza allo shock termico
•Temperatura di cambio di fase
K
Proprietà dei materiali
•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.
Proprietà dei materiali
•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)
Proprietà dei materiali
•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)
C.L. Fusione
Solido
C.L. Evaporazione
Liquido
C.L. Solidificazione
Vapore
C.L. Condensazione
Proprietà dei materiali
•Conducibilità termica
Per conducibilità termica di un
materiale si intende la quantità
di calore Q che attraversa
nell’unità di tempo una
T2
superficie A unitaria di
materiale attraverso uno
spessore unitario, quando tra
le due facce opposte esiste la
differenza di 1°K.
Q
T1
A
Qx
k=
A∆Tt
x
Proprietà dei materiali
•Coefficiente di dilatazione
La maggior parte dei materiali
variano la propria dimensione se
variano la temperatura
Dove
Lf =
lunghezza finale
Lo =
lunghezza iniziale
αl =
coefficiente di
dilatazione lineare
Tf =
temperatura finale
Ti =
temperatura iniziale
Proprietà dei materiali
•Coefficiente di dilatazione
Si possono individuare anche altri due coefficienti di dilatazione:
Coefficiente di dilatazione superficiale
S
So
s
Coefficiente di dilatazione volumetrico
αs ≈ 2 αl
αv ≈ 3 αl
Proprietà dei materiali
•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
Proprietà dei materiali
•Resistenza allo shock termico
Parametri fondamentali sono:
Resistenza a frattura
Coefficiente di conducibilità termica
Coefficiente di dilatazione termica
thermal shock resistance per
materiali ceramici
Proprietà dei materiali
•Temperatura di cambio di fase
c c1
d1
d
b1
a
b
Diagramma di fase o di stato di un
componente puro
a-b curva di equilibrio monovariante
tra solido e gas
(sublimazione/brinamento o
deposizione)
b-c curva di equilibrio monovariante
tra solido e liquido
(fusione/solidificazione o
cristallizzazione)
b-d curva di equilibrio monovariante
tra liquido e gas (evaporazione/
liquefazione o condensazione)
Proprietà dei materiali
•Temperatura di cambio di fase
c
Il punto triplo b
c1
d1
d
b1
a
valore della temperatura e della
pressione per il quale è possibile
osservare la coesistenza delle tre fasi
(punto zerovariante)
Il punto critico d
b
Diagramma di fase o di stato di un
componente puro
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
Proprietà dei materiali
•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)
