• Author / Uploaded
• SILVIA MILAGROS DEL ROSARIO SUMIRI VILCA

Citation preview

PROBLEMAS CAPITULO 1 Y 2 1. El acero con frecuencia se recubre con una capa delgada de zinc si se va a utilizar en el exterior. ¿Qué características piensa que provee el zinc a este acero recubierto o galvanizado? ¿Qué preocupaciones deben considerarse en la producción de este producto? ¿Cómo se verá afectado el reciclado del producto? El zinc proporciona resistencia a la corrosión de la plancha de dos maneras. Si el hierro está completamente recubierto con zinc, el zinc proporciona una barrera entre el hierro y el entorno circundante, por lo tanto, protege la plancha de hierro del ambiente. Si el recubrimiento de zinc se retira para exponer el hierro, el zinc continúa protegiendo la plancha debido a que el cinc se corroe preferentemente a la plancha. Para ser específico, el zinc debe adherirse bien al hierro de modo que no permita que se produzcan reacciones en la interface con el hierro y el cinc de manera que se mantenga intacta durante cualquier formación del material galvanizado. Cuando se recicla el material, el cinc se perderá por la oxidación y la vaporización, a menudo produciendo un "polvo de zinc" que pueda representar un peligro ambiental. Un equipo especial puede ser necesario para recoger y reciclar el polvo de zinc. 2. Se desea producir una cubierta corrediza transparente para un avión. Si se utilizara una cubierta corrediza de vidrio de ventana tradicional, las rocas o aves podrían ocasionar que se haga añicos. Diseñe un material que minimice el daño o que al menos evite que la cubierta corrediza se rompa en pedazos. Podría usarse un material polimérico transparente "vidrioso" tal como el policarbonato. Algunos polímeros presentan razonablemente buenas propiedades de impacto y pueden resistir el al rompimiento de la cabina. Los polímeros también pueden ser endurecidos para resistir el impacto mediante la introducción de pequeños glóbulos de caucho o elastómero, en el polímero; estos glóbulos mejoraran la capacidad de absorción de energía del material compuesto de polímeros, que es demasiado pequeño como para interferir con las propiedades ópticas del material. 3. Escribe un párrafo acerca de por qué el silicio monocristalino es en la actualidad el material de elección para aplicaciones microelectrónicas. Escriba un segundo párrafo acerca de las alternativas potenciales para el silicio monocristalino para aplicaciones celdas solares. Provea una lista de las referencias o sitios web que utilice. Debe utilizar al menos tres referencias. El silicio monocristalino es un silicio en el que la red cristalina de todo el sólido es continua, no se rompe en sus bordes y está libre de cualquier límite de grano. Actualmente este material es útil para aplicaciones microelectricas debido a sus propiedades semiconductoras, el silicio monocristalino es quizás el material tecnológico más importante de las últimas décadas: la “era del silicio”, porque su disponibilidad a un costo accesible ha sido esencial para el desarrollo de los dispositivos electrónicos sobre los cuales el presente La revolución electrónica y de TI del día se basa. La demanda de mono-Silicio continúa aumentando debido a las propiedades electrónicas superiores: la falta de límites de grano permite un mejor flujo de la carga y evita la

recombinación de electrones, lo que permite un mejor rendimiento de los circuitos integrados. Las celdas fotovoltaicas de mayor uso son las de Si y pueden estar formadas por Si monocristalino, policristalino Las dos s se utilizan para la producción de energía en gran escala por su estabilidad y mayor eficiencia. Sus aplicaciones se dan en Tratamientos antirreflectantes de una superficie texturada y una adecuada capa AR da por resultado una reflectividad global de alrededor del 2%. El uso espacial de las celdas solares fue la primera aplicación de estos dispositivos y, en un principio, la única debido a su elevado costo. Por sus limitaciones en peso y área, la eficiencia de los dispositivos es un parámetro muy importante. Los materiales más utilizados en celdas fotovoltaicas para paneles espaciales son el GaAs y el Si. Entre otras aplicaciones de los dispositivos fotovoltaicos se encuentran los sensores de radiación solar o radiómetros. REFERENCIAS:

Bibliografía 

MARTINEZ, M. (2011). Materiales y Materias Primas. En Silicio (Capitulo 11). Buenos Aires.



Bolzi C.G., Bruno C.J., Godfrin E.M., Martínez Bogado M.G., Merino L.M., Plá J.C., Tamasi M.J.L., Durán J.C.," Primera experiencia de celdas solares argentinas en el espacio: elaboración, caracterización y análisis de datos de telemetría del satélite SACA", Energías Renovables y Medio Ambiente 8, 1 (2000) Grupo Energía Solar, Departamento de Física, Comisión Nacional de Energía Atómica, Elaboración de celdas solares y paneles fotovoltaicos, (2007).



4. Resuelva a. Utilizando la búsqueda básica, encuentre la fórmula para determinar el volumen de una esfera o de un cilindro 3 V esfera = π r 3 4 V cilindro =π r 2 h b. Utilizando la búsqueda de información produzca una lista de cinco sustancias químicas con el punto de ebullición de 300 a 400 K Sustancia Química Agua Etanol Bromo Benceno Acetona 5. Resuelva

Punto de Ebullición 373.15 351.52 332.15 353.25 329.15

a. Utilizando el graficador de ecuaciones, determine la entalpia de vaporización del ácido acético puro a 360K b. ¿Cuál es la presión (en atm) del aire a una temperatura de 200 °F y un contenido de agua de 10-2 lb de agua/lb de aire? P 1 . V 1 P2 .V 2 = T1 T2 −2 760 mmHg. 10−2 lb P2 . 10 lb = 293.2 360.5

P2=934.45mmHg Convirtiendo en atm: ¿

1 atm =1.23 atm 760 mmHg c. Encuentre tres grados de polímeros con un punto de fusión mayor a 325 °C P2=934.45mmHg ×

Politetrafluoroetileno (Teflón) 327 °C

PROBLEMAS CAPITULO 2 1. Utilice densidad y peso at. Calcule y compare el número de átomos por centímetro cubico en i) el plomo y i) el litio a. En el plomo g 11.4 ( 1 cm3 ) 6.02× 1 023 atomos ml mol =3.31×1 022 atomos /mol g 207.2 mol b. En el litio g 0.534 ( 1 cm3 ) 6.02× 10 23 atomos ml mol =4.63× 1 022 atomos /mol g 6.94 mol

(

)

(

(

)

)

(

)

2. Calcule el número de átomos de hierro en una tonelada (2000 libras) g atomos ( 2000lb ) 454 6.02× 10 23 lb mol =9.79× 10 27 atomos /ton g 55.845 mol

(

)(

)

3. Para chapar una parte de acero que tiene un área de superficie de 200 pulg 2 con una capa de níquel de 0.002 pulg de grosor: a) ¿Cuántos átomos de níquel se requieren? b) ¿Cuántos moles de níquel se requiere? a. ¿Cuántos átomos de níquel se requieren

¿

(

200 pul g2 ×

6.45 c m2 2.54 cm g atomos 0.002 pulg × 8.9 6.02 ×1 023 2 3 1 pulg mol pul g cm g 58.6934 mol

)(

)(

( 6.55 c m3 ) 8.9 g 3 6.02× 10 23 atomos

(

¿

cm

)(

mol

58.6934

g mol

)(

) =5.979 ×1 0

23

)

atomos

b. ¿Cuántos moles de níquel se requiere?

( 6.55 c m3 ) 8.9 g 3

(

cm

)=0.993 moles

g mol 4. Grafique las temperaturas de fusión de los elementos en los grupos 4ª a 8-10 de la tabla periódica en función del número atómico (es decir, grafique las temperaturas de fusión del Ti al Ni, del Zr al Pd y del Hf al Pt). Explique estas relaciones, con base en el enlazamiento atómico y las energías de unión: a) a medida que aumenta el número de cada periodo de la tabla periódica y b) a medida que aumenta el número atómico en cada grupo de la tabla periódica. 58.6934

Temperatura en °C

Temperaturas de fusión del Ti al Ni 2000 1800 1600 1668 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Titanio

1900

1875 1536

1495

1453

1245

Vanadio

Cromo

Manganeso

Hierro

Cobalto

Niquel

Elementos quimicos

Temperaturas en °C

Temperatura de fusión del Zr al Pd 3000 2500 2000 1852 1500 1000 500 0 Zirconio

2468

2610

2500

2200

1966 1552

Niobio

Molibdemo

Tecnecio

Rutenio

Elementos químicos

Rodio

Paladio

Temperaturas en °C

Temperaturas de fusión del Hf al Pt 4000 3500 3000 2500 2000 2222 1500 1000 500 0 Hafnio

3410

2996

3180

3000 2466 1769

Tantalio

Tungsteno

Renio

Osmio

Iridio

Platino

Elementos químicos a) A medida que aumente el número de cada periodo, la temperatura de fusión es mayor b) La temperatura de fusión aumenta a medida que se va incrementando el número atómico, esto debido a que los núcleos de estos átomos presentan mayor número de electrones. 5. El enlazamiento en el compuesto intermetálico Ni 3Al es predominante metálico. Explique por qué será un componente con poco, si no es que ningún enlazamiento iónico. La electronegatividad del níquel es alrededor de 1.8 El enlace iónico es un tipo de enlace que se da entre un elemento metálico y uno no metálico. El compuesto Ni3Al no cumple con esta condición ya que tanto en Níquel como el Aluminio son metales por lo tanto el enlace que se forma entre ellos es un enlace metálico. Además, la carga electroestática entre átomos tiene que ser diferente puesto que uno de los componentes cumple la función de catión y otro de anión, para que pueda existir un enlace iónico entre ambos. En este caso los dos elementos del compuesto esta dispuestos a ceder o a recibir electrones, por tanto, no hay un intercambio de átomos entre ellos. La electronegatividad de Al es 1.5, mientras que la de Ni es 1.8. Estos valores son relativamente cercanos, por lo que no esperaríamos mucho el enlace iónico. También, ambos son metales y prefieren renunciar a sus electrones en lugar de compartirlos o donarlos. 6. Calcule la fracción del enlace del MgO que es un iónico mg=1.2 O=3.5 O−Mg=2.3 fraccion ionica=( 1−e−0.25 . x ) Reemplazando: −0.25 ×2.3 ) fraccion ionica=( 1−e fraccion ionica=0.734 2

2

7. Un disco de acero de 2 pulgadas de grosor con un diámetro de 80 pulg se ha chapado (electrodepositado) con una capa de zinc de 0.0009 pulg.

¿Cuál es el área del chapado en cm2? A=π . r 2 80 pulg 2.54 cm A=π × 2 1 pulg 2 A=32429.28 c m

(

2

)

¿Cuál es el peso del zinc requerido en kg? ¿en g? ¿Qué método debe seleccionar en este caso? 2.54 cm capa d zinc=0.0009 pulg × =0.002286 cm 1 pulg Volumen=32429.28× 0.002286 V =74.13 cm3 Peso de zinc: peso=densidad × volumen g peso=7.14 3 ×74.13 cm 3 cm peso=529.31 g → en kg=0.52931 kg ¿Cuántos moles de zinc se requieren? 1mol 529.31 g × =8.096 moles 65.38 g Nombre unos cuantos métodos distintos utilizados para la deposición del zinc en un sustrato de acero. ¿Qué método debe seleccionar en este caso?  Sherardización  Depósito mecánico de zinc  Procesos de pintado por capas de pinturas ricas en zinc El método que debe seleccionar es el método por deposito mecánico de zinc debido al espesor de la capa que se requiere para cubrir el disco ya que este método te permite recubrirlo con espesor de entre 0.006 mm a 0.107 mm dando así gran exactitud al realizar el recubrimiento.