Propiedades Físicas y Mecánicas de los Estados Sólido y Líquido en Ingeniería

Propiedades Fundamentales del Estado Sólido

El estado sólido se caracteriza por tener una forma y volumen definidos, presentando diversas propiedades mecánicas esenciales para la ingeniería de materiales:

• Elasticidad: Un sólido recupera su forma original cuando es deformado. Un resorte es un objeto en el que podemos observar esta propiedad, ya que vuelve a su forma inicial tras la aplicación de una fuerza.
• Fragilidad: Es la tendencia de un sólido a romperse en muchos fragmentos (quebradizo) sin experimentar deformación plástica significativa.
• Dureza: Es la resistencia que opone un material a ser rayado o penetrado por otros más blandos. El diamante es un sólido con dureza excepcionalmente elevada.
• Forma definida: Los sólidos tienen una forma definida, son relativamente rígidos y no fluyen como lo hacen los gases y los líquidos, excepto bajo presiones extremas del medio.
• Alta densidad: Los sólidos tienen densidades relativamente altas debido a la cercanía de sus moléculas, por lo que se dice que son más “pesados” en comparación con otros estados de la materia.
• Flotación: Algunos sólidos cumplen con esta propiedad, solo si su densidad es menor a la del líquido en el cual se colocan.
• Inercia: Es la dificultad o resistencia que opone un sistema físico a posibles cambios. En el caso de los sólidos, opone resistencia a cambiar su estado de reposo o movimiento.
• Tenacidad: En la Ciencia de los Materiales, la tenacidad es la resistencia que opone un material a que se propaguen fisuras o grietas.
• Maleabilidad: Es la propiedad de la materia que presentan los cuerpos a ser labrados mediante deformación. La maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que este se rompa.
• Ductilidad: La ductilidad se refiere a la propiedad de los sólidos de poder obtener hilos o alambres a partir de ellos.

Nota: La maleabilidad y la ductilidad tienen en común que no existe un método único y universal para cuantificarlas.

Características Clave del Estado Líquido

• Viscosidad

  La viscosidad de un líquido crece al aumentar su masa molar y disminuye al crecer la temperatura. La viscosidad también está relacionada con la complejidad de las moléculas que constituyen el líquido: es baja en los gases inertes licuados y alta en los aceites pesados. Es una propiedad característica de todo fluido (líquidos o gases).

  Definición y Mecanismo de Resistencia

  La viscosidad es una medida de la resistencia al desplazamiento de un fluido cuando existe una diferencia de presión. Cuando un líquido o un gas fluyen, se supone la existencia de una capa estacionaria, de líquido o gas, adherida sobre la superficie del material a través del cual se presenta el flujo. La segunda capa roza con la adherida superficialmente, y esta segunda con una tercera, y así sucesivamente. Este roce entre las capas sucesivas es el responsable de la oposición al flujo, es decir, el responsable de la viscosidad.

  Unidades de Medida

  La viscosidad se mide en poises. Un poise es la viscosidad de un líquido en el que, para deslizar una capa de un centímetro cuadrado de área a la velocidad de 1 cm/s respecto a otra estacionaria situada a 1 cm de distancia, fuese necesaria la fuerza de una dina.

  Dependencia con la Temperatura

  La viscosidad suele decrecer en los líquidos al aumentar la temperatura, aunque algunos pocos líquidos presentan un aumento de viscosidad cuando se calientan. Para los gases, la viscosidad aumenta al aumentar la temperatura.