Question 1

proprietà termiche dei materiali

Accepted Answer

- Capacità termica

Question 2

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Accepted Answer

- Conducibilità termica

Question 3

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Accepted Answer

- Dilatazione termica

Question 4

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Accepted Answer

- Resistenza agli sbalzi termici

Question 5

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Accepted Answer

Con il riscaldamento aumenta l'ampiezza delle vibrazioni termiche -> aumenta l'energia termica -> aumenta la temperatura.

Question 6

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Accepted Answer

Le vibrazioni di atomi adiacenti sono accoppiate a causa dei legami interatomici. Questi originano nel solido una serie di onde vibrazionali che si propagano attraverso la struttura reticolare con determinate energie (quantizzate): un singolo "quanto" (cioè unità) di energia vibrazionale viene chiamato fonone.

Question 7

Capacità termica

Accepted Answer

capacità di assorbire calore dall'esterno. Rapporto fra la quantità di calore assorbita (dQ) e la variazione di temperatura osservata (dT).

Question 8

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Accepted Answer

-Calore atomico o molecolare (J/mole K): si riferisce ad una mole di sostanza. Per solidi e liquidi il calore specifico a V e P costante è quasi uguale.

Question 9

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Accepted Answer

-La dipendenza della capacità termica a volume costante dalla temperatura può essere determinata sperimentalmente e può essere descritta da modelli matematici appropriati per scopi di previsione e analisi.

Question 10

Conducibilità termica

Accepted Answer

definisce l'attitudine di un materiale a trasferire energia termica da un sistema ad alta temperatura a uno a bassa temperatura.

Question 11

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Accepted Answer

è determinata da un Coefficiente di conducibilità termica (k).

Question 12

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Accepted Answer

Nelle zone calde aumenta l'energia cinetica degli elettroni -> migrano in aree più fredde -> parte dell'en. cinetica viene trasferita agli atomi come en. vibrazionale.

Question 13

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Accepted Answer

La conducibilità termica è alta nei metalli dove è dovuta ai mobilissimi elettroni liberi in essi presenti; nei materiali ceramici il calore viene trasmesso attraverso onde vibrazionali fononiche meno efficaci; nei materiali disordinati, amorfi o polimerici, la propagazione delle onde fononiche è ancora meno efficace.

Question 14

Conducibilità nelle leghe

Accepted Answer

La conducibilità termica diminuisce anche passando dagli elementi puri alle leghe metalliche.

Question 15

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Accepted Answer

Gli atomi di impurezze agiscono come CENTRI DI DISPERSIONE e abbassano l'efficienza del movimento degli elettroni.

Question 16

POLIMERI

Accepted Answer

Il trasferimento di energia è legato a vibrazioni e rotazioni delle catene molecolari. Il valore di k dipende dal grado di cristallinità (più è cristallino meglio vibrano le catene molecolari) Sono spesso impiegati come isolanti.

Question 17

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Accepted Answer

Aggiunta di porosità diminuisce ulteriormente k perché il trasferimento di Q nei pori é lento e inefficace, inoltre dentro i pori c'é aria con k = 0.02 W/m K.

Question 18

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Accepted Answer

esempio: vetro cellulare

Question 19

Lana di vetro

Accepted Answer

-ISOLAMENTO TERMICO E ACUSTICO

Question 20

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Accepted Answer

-PROPRIETA' MECCANICHE

Question 21

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Accepted Answer

- OTTIMO COMPORTAMENTO AL FUOCO

Question 22

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Accepted Answer

-IDROREPELLENZA E RESISTENZA ALL'UMIDITA'

Question 23

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Accepted Answer

- STABILITA' IN ELEVATO RANGE DELLE TEMPERATURE

Question 24

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Accepted Answer

- INERZIA CHIMICA

Question 25

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Accepted Answer

- E' un materiale eco-compatibile poiché è prodotto usando per circa l'80% vetro di riciclo.

Question 26

TPS SHUTTLE: PIASTRELLE CERAMICHE

Accepted Answer

il materiale risulta VUOTO al 93%Vol il che lo rende un eccellente isolante termico.

Question 27

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Accepted Answer

Silice fusa: α che ha un elevata resistenza agli shock termici.

Question 28

Aerogel di silice

Accepted Answer

è la sostanza solida conosciuta meno densa (1,6-1,9 mg/cm3) composta al 95% aria, resto SiO2 con dimensione dei pori circa 20 nm.

Question 29

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Accepted Answer

la caratteristica principale degli aerogel è la loro bassissima conducibilità termica.

Question 30

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Accepted Answer

Infatti la k(aerogel) <k(aria) perché i pori hanno dimensione minore del cammino libero medio delle molecole di aria e ciò limita la collisione delle molecole di aria e la trasmissione del calore per convezione.

Question 31

ceramici ad alto k

Accepted Answer

Alcuni materiali ceramici (diamante e simili) possiedono una conducibilità termica confrontabile a quella dei metalli -> scambiatori di calore

Question 32

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Accepted Answer

• Materiali isolanti elettrici con elevata conducibilità termica sono utili per applicazioni elettroniche dove sono utilizzati per rimuovere calore da componenti che richiedono elevata dissipazione di calore.

Question 33

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Accepted Answer

questi materiali risultano così conduttori grazie alla massa atomica simile degli atomi costituenti, al forte legame interatomico, la struttura cristallina semplice ad alta simmetria e con un contenuto di difetti bassissimo.

Question 34

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Accepted Answer

questo perché i fononi meno vengono deviati più alta è la conducibilità.

Question 35

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Accepted Answer

l'ideale per massimizzare la conducibilità è avere microstrutture con grossi grani.

Question 36

relazione conducibilità termica e temperatura

Accepted Answer

la conducibilità diminuisce all'aumentare della temperatura dato che le molecole si agitano di più e ciò va a inficiare con il regolare passaggio di elettroni.

Question 37

dilatazione termica

Accepted Answer

Δl/lo = αΔT

Question 38

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Accepted Answer

α = (coefficiente di dilatazione termica lineare)

Question 39

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Accepted Answer

avviene a causa di un aumento di distanza media tra i costituenti del reticolo rispetto alle loro posizioni di equilibrio ed è inversamente proporzionale alla forza di legame (minore α = minore forza di legame).

Question 40

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Accepted Answer

L'espansione termica è dovuta all'asimmetria della curvatura della depressione di potenziale. se fosse simmetrica non ci sarebbe alcuna variazione nella distanza interatomica = no espansione.

Question 41

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Accepted Answer

αceramici < αmetalli < αpolimeri

Question 42

tensioni termiche

Accepted Answer

Tutti i materiali cambiano dimensione con la temperatura, se nel materiale c'è un gradiente termico, allora la differente deformazione comporta la formazione di tensioni interne .

Question 43

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Accepted Answer

Se il materiale è policristallino o multifasico si possono osservare tensioni interfasiche.

Question 44

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Accepted Answer

Tensioni residue possono venire indotte in un materiale da variazioni di temperatura che possono anche determinare la frattura o deformazioni plastiche indesiderate.

Question 45

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Accepted Answer

σ = E α (To-Tf) = Eα∆T

Question 46

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Accepted Answer

-Materiali DUTTILI: le tensioni termiche possono essere ridotte dalla deformazione plastica .

Question 47

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Accepted Answer

-Materiali FRAGILI: in presenza di tensioni termiche, l'assenza di deformazione plastica determina un aumento della probabilità di frattura fragile. Un rapido raffreddamento induce tensioni di trazione che ha un effetto peggiore rispetto ad un rapido riscaldamento (tensioni di compressione)

Question 48

vetri temprati

Accepted Answer

Con processi di tipo fisico o chimico vengono create nel vetro delle tensioni permanenti di compressione in superficie e di trazione al centro.

Question 49

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Accepted Answer

-TEMPRA TERMICA: si investe con aria una lastra di vetro a partire a T vicina a T rammollimento. Durante il raffreddamento si genera una grande differenza di temperatura fra esterno ed interno del vetro, l'interno tende a contrarsi quando l'esterno è già rigido, perciò risulta che l'esterno è in compressione e l'interno è in trazione.

Question 50

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Accepted Answer

Se si applica uno sforzo di trazione, esso deve superare la precompressione e la resistenza a trazione prima che la lastra si rompa. La tensione di trazione dalla flessione, che comporta normalmente la rottura, viene ridotta dalla tensione di compressione dalla tempra.

Question 51

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Accepted Answer

-TEMPRA CHIMICA: Immersione del vetro in un bagno di sali potassici fusi a circa 350°C ciò porta ad uno scambio ionico fra gli ioni sodio superficiali del vetro e gli ioni potassio del bagno (di raggio ionico maggiore) -> dilatazione in campo elastico della parte superficiale del pezzo, contrastata dalla parte interna -> parte esterna in compressione e parte interna in trazione.

Question 52

RESISTENZA ALLO SHOCK TERMICO

Accepted Answer

il parametro TSR è indice della variazione di temperatura massima che può subire un materiale senza rompersi.

Question 53

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Accepted Answer

TRS = kσf/Eαl

Question 54

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Accepted Answer

- materiale ceramico: la resistenza agli sbalzi termici non dipende solo dall'entità della variazione di temperatura, ma anche dalle proprietà termiche e meccaniche del materiale (resistenza a flessione, σf , conducibilità termica, k, modulo elastico, E, coefficiente di dilatazione termica lineare, αl ). L'introduzione di pori o di una seconda fase può migliorare la resistenza allo shock termico per evitare la propagazione di cricche.

Question 55

PCM (Phase change materials):

Accepted Answer

sfruttano la capacità di assorbire e rilasciare energia termica durante il processo di transizione tra stati solidi e liquidi, o viceversa. Questo comportamento si basa sul principio che durante il cambiamento di fase, la temperatura del materiale rimane costante.

Question 56

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Accepted Answer

-Quando il PCM viene esposto a una fonte di calore assorbe energia termica e inizia a fondere passando dallo stato solido a quello liquido.

Question 57

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Accepted Answer

-Quando la temperatura circostante si abbassa il PCM si solidifica nuovamente, rilasciando l'energia termica precedentemente assorbita. Questo processo avviene a una temperatura costante specifica, chiamata temperatura di fusione.

Question 58

REFRATTARI

Accepted Answer

Materiali da costruzione, non metallici, adatti a

Question 59

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Accepted Answer

resistere e sopportare le sollecitazioni

Question 60

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Accepted Answer

meccaniche a T>1500°C*

Question 61

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Accepted Answer

-Applicazioni: costruzione di impianti per la

Question 62

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Accepted Answer

produzione dell'energia, forni, impianti

Question 63

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Accepted Answer

metallurgici, cementifici, vetrerie.

Question 64

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Accepted Answer

La funzione principale dei refrattari è quella di rivestire l'interno dei forni per tenervi confinata l'energia termica necessaria per lo svolgimento del processo che avviene all'interno.

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