Esercizi Lezione 7

Esercizio 7.1 capacità termica

Indicare quali affermazioni sono corrette

-La capacità termica molare aumenta con il peso atomico

-La capacità termica molare diminuisce con il peso atomico

-La capacità termica molare non varia con il peso atomico

Esercizio 7.2 Calore specifico

Indicare quali affermazioni sono corrette

Il calore specifico aumenta con il peso atomico

Il calore specifico diminuisce con il peso atomico

Il calore specifico non varia con il peso atomico

Esercizio 7.3 Espansione termica

Calcolare la densità dell'allumina a 1000°C. Si assuma nel range 20 -1000°C un coefficiente di espansione termica a pari a 8*10^-6 K-1. densità allumina = 3,96g/cm3

Esercizio 7.4 Espansione termica

Indicare se una fritta ceramica da applicare su un biscotto debba avere coefficiente di espansione termica maggiore o minore di quello del biscotto stesso.

In quale caso si ha un aumento della resistenza a flessione?

Esercizio 7.5 Espansione termica

Shock termico

Calcolare la resistenza agli shock termici (DTmax=R) del Si3N4 sapendo:

- la resistenza meccanica 450 MPa;

- il modulo di Young 290 GPa;

- il coefficiente di espansione termica 2,92*10-6 K-1 ;

- il coefficiente di Poisson pari a 0,25.

R = sMOR(1-n)/Ea

Esercizio 7.6 Rame invetriato

Una medaglia di rame è stata ricoperta da uno smalto vetroso sottile fuso a 850°C. Calcolare il tipo e l’intensità di tensione meccanica residua a temperatura ambiente. La temperatura di transizione vetrosa T₀=550°C determina il momento in cui il vetro, durante il raffreddamento, inizia a subire tensioni permanenti.

Sono dati:

- coefficiente di dilatazione termica del vetro: a_V= 8,5x10^-6 °C^-1

- coefficiente di dilatazione termica del metallo: a_M= 17x10^-6 °C^-1

- sforzo di rottura del vetro s_V = 50MPa

- modulo di Young del vetro E= 50GPa

Esercizio 7.7Tensioni termiche tra materiali

Indicare se una fritta ceramica da applicare su un biscotto debba avere coefficiente di espansione termica maggiore o minore di quello del biscotto stesso. In quale caso si ha un aumento della resistenza a flessione?

- Il coefficiente di espansione termica 2,92*10-6 K-1

- Il modulo di Young 290 GPa

- Resistenza a trazione 50 MPa

- Rapporto di Poisson 0,25

Esercizio 7.8 Stress termico su una lastra di vetro

Calcolare il valore delle tensioni generate su di una lastra di vetro per effetto di una differenza di temperatura applicata di 25°C, 40°C e 65°C, MOdulo del vetro 73GPa, Espansione termica 9*10-6K-1

Risposta:

∆T 25 = 10,5N/mm2

∆40 = 16,8N/mm2

∆65 = 27,4N/mm2 (alto rischio di rottura)

Esercizio 7.9 Protezione termica del Si3N4

Calcolare la resistenza agli shock termici del Si3N4 sapendo che la resistenza meccanica 450 Mpa
Il modulo di Young 290GPa

Il coefficiente di espansione termica 2,92*10-6 K-1

Coefficiente di Poisson 0,25

Esercizio 7.10 Protezione termica del Si3N4

Uno strato di silice amorfa (SiO2) viene applicato sul nitruro a bassa temperatura. Fino a che temperatura il Si3N4 può essere efficacemente protetto con SiO2 (espansione termica 0,1*10-6 K-1 resistenza in trazione 50MPa) senza che il rivestimento subisca fratture e comprometta la resistenza chimica del materiale?