Tarea 2 (1)

Primer punto. a. El coeficiente de expansión volumétrica es más alto para el níquel debido a que su densidad es 6 unidades más alta que la del aluminio, es decir, se requiere más masa para llenar cada unidad de volumen del material. Lo mismo ocurre con su alto punto de fusión que, como vemos, mayor será su tendencia al aumentar el volumen al ser sometido a altas temperaturas. Es razonable decir que el níquel tiene más del doble de valor del módulo de compresibilidad que el aluminio pues, aunque ambos tienen estructura cristalina centrada en las caras, el aluminio tiene poca resistencia mecánica debido a la fuerza entre enlaces y su valencia de +3 que le es muy útil para tener alta conductividad eléctrica y térmica. b. Para expresar el coeficiente de expansión volumétrica tenemos la siguiente ecuación. 𝛼=

1 𝜕𝑉 𝑣 𝜕𝑇

Se deriva parcialmente debido a que se examinará la variación de la temperatura en cada dimensión (que no tiene por qué ser igual en todas) del volumen dado. De ahí, se podrá hacer uso de la siguiente expresión: 𝐿 = 𝐿0 + 𝐿0 𝛼𝛥𝑇 Donde podemos deducir que la dilatación lineal final, resultará de adicionarle a la longitud inicial, el valor de la diferencia de temperaturas; que dependerá, a su vez, del coeficiente de expansión (que es intrínseco de cada material) y crecerá de forma directamente proporcional a la longitud que se tenía en un principio.

Para conocer el módulo de compresibilidad tendremos la siguiente expresión. 𝐵=

𝑉 ∗ 𝛥𝑃 𝛥𝑉

Donde la diferencia de volúmenes será inversamente proporcional a la presión ejercida sobre el cuerpo. Su expresión nace de forma empírica, donde a medida que se practica fuerza en un área del material, su volumen disminuye.

De forma más analítica: al presionar un cuerpo se produce trabajo que, haciendo análisis de fuerzas nos queda. 𝑑𝑊 = 𝐹𝑑𝑥, 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝐹 = 𝑃 ∗ 𝐴 𝑑𝑊 = 𝑃𝐴𝑑𝑥, 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝐴𝑑𝑥 = 𝑉 𝑣2

𝑊 = ∫ 𝑃𝑑𝑉 𝑣1

𝑊 = 𝑃𝛥𝑉 c. 𝑇𝑑𝑆 = 𝑑𝑈 + 𝑃𝑑𝑉 𝑑𝑈 + 𝑃𝑑𝑉 𝑇 𝑑𝑈 𝑃 𝑑𝑆 = + (𝐿0 + 𝐿0 𝛼𝛥𝑇) 𝑇 𝑇 𝑈 𝑃 𝑆 = + (𝐿0 + 𝐿0 𝛼𝛥𝑇) 𝑇 𝑇 𝑑𝑆 =

Tercer punto. 𝛥𝑆

𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒

𝑇2

= 𝑚 ∫ 𝐶𝑝 𝑇1

373

𝛥𝑆 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒 = 24𝑔 ∫ 273

𝑑𝑇 𝑇

22,64 + 6,28 ∗ 10−3 𝐽/𝑚𝑜𝑙 ∗ 𝑘 𝑑𝑇 𝑇

𝛥𝑆 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒 = 24𝑔(22,64𝑙𝑛𝑇 + 6,28 ∗ 10−3 𝑇𝐽/𝑚𝑜𝑙𝑘) 𝛥𝑆 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒 = 24𝑔(136,40 − 127,004) 𝛥𝑆 𝑐𝑜𝑏𝑟𝑒 = 225,504𝑘𝐽

𝑄 = 𝑚𝐶𝑝 𝛥𝑇 𝑄 = 24𝑔(22,64 + 6,28 ∗ 10−3 (373))

𝑄 = 599,57𝐽 Quinto punto. El plomo se utiliza para la fabricación de acumuladores, tetraetilo de plomo, pigmentos, soldadura suave, municiones, plomadas para pesca y juguetes. Su excelente resistencia a la corrosión, el Pb encuentra un amplio uso en la construcción. Es resistente al ataque por parte de muchos ácidos, y esto es porque forma su propio revestimiento protector de óxido; en consecuencia, se utiliza mucho en la fabricación y el manejo del ácido sulfúrico como veremos a continuación. Para la fundición secundaria del plomo, que surge del reciclaje de residuos de Pb. Usualmente son baterías de automóviles obsoletas. Estas baterías están compuestas por polipropileno en la caja, el electrolito está compuesto de ácido sulfúrico, separadores de PVC o celulosa y componentes con contenido de Pb como los conectores, polos, puentes y placas. Para separar el plomo de las demás impurezas (que llamaremos escorias) se necesitan hornos de fusión con el fin de estimular las relaciones de óxido reducción. La escoria es un residuo inevitable que es gran contaminante de aire. Fases = transformación del plomo de sólido a líquido. Donde la escoria es una porción microscópica homogénea en la parte física y química con el plomo fundido. Especies = 𝐻2 𝑆𝑂4 , 𝐶3 𝐻6 , 𝑃𝑏, 𝐶2 𝐻3 𝐶𝑙

Material de referencia. Lenntech. (1998). Propiedades químicas del aluminio, efectos del aluminio sobre la salud, efectos ambientales del aluminio. Recuperado de https://www.lenntech.es/periodica/elementos/al.htm

Lenntech. (1998). Propiedades químicas del níquel, efectos del níquel sobre la salud, efectos ambientales del níquel. Recuperado de https://www.lenntech.es/periodica/elementos/ni.htm

Ingemecánica. (año desconocido). Propiedades del níquel y sus aleaciones. Recuperado de https://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn109.html

Santracruz-Torres, J & Torres-Agredo, Janneth. (2019). Aprovechamiento de escorias de fundición secundaria de plomo en ladrillos cerámicos. doi: https://doi.org/10.18359/rcin.3495

Dhaix. (9-3-2015). Metalurgia del Plomo. Recuperado de. https://sites.google.com/site/tecnologiadavidhorreo/home/david-horreo-vega-1-2bach/metales-no-ferrosos/plomo/metalurgia-del-plomo