SÓLIDOS

Un cuerpo sólido

Se caracteriza porque opone resistencia a cambios de forma y de volumen. Sus partículas se encuentran juntas y correctamente ordenadas. Las moléculas de un sólido tienen una gran cohesión y adoptan formas bien

definidas. Manteniendo constante la presión a baja temperatura los cuerpos se

presentan en forma sólida y encontrándose entrelazados formando generalmente estructuras cristalinas. Esto confiere al cuerpo la capacidad de soportar fuerzas sin deformación aparente.

Son, por tanto , agregados generalmente rígidos, (que no pueden ser comprimidos), duros y resistentes.

Poseen volumen constante y no se difunden, ya que no pueden desplazarse.

El sólido más ligero conocido es el vidrio, que tiene una densidad de 1,9 g/cm³, mientras que el más denso es un metal, el osmio (Os), que tiene una densidad de 22,6 g/cm³.

Los sólidos pueden ser cristalinos o amorfos

• En un sólido cristalino sus unidades (átomos, iónes o moléculas) están ordenadas en disposiciones bien definidas. Por este motivo tienen superficies planas o caras con ángulos bien definidos. Ejemplos: amatista, cuarzo, diamante.

• En un sólido amorfo (del griego “sin forma”) las partículas no siguen una estructura ordenada, por lo cual estos sólidos carecen de forma y caras bien definidas. Los más conocidos son el hule y el vidrio.

Disciplinas que estudian los sólidos

• La mecánica de sólidos deformables: Estudia propiedades microscópicas desde la perspectiva de la mecánica de medios continuos (tensión, deformación, magnitudes termodinámicas) e ignora la estructura atómica interna porque para cierto tipo de problemas esta no es relevante.

• La ciencia de los materiales: Se ocupa principalmente de propiedades de los sólidos como estructura y transformaciones de fase.

• La química del estado sólido: Se especializa en la síntesis de nuevos materiales.

Propiedades intensivas de los sólidos

• Elasticidad: Un sólido no recupera su forma original cuando es deformado. Un resorte es un objeto en que podemos observar esta propiedad ya que vuelve a su forma original .

• Fragilidad: Un sólido puede romperse en muchos fragmentos (quebradizo).

• Dureza: hay sólidos que no pueden ser rayados por otros más blandos. El diamante es un sólido con dureza elevada.

• Forma definida: Tienen forma definida, son relativamente rígidos y no fluyen como lo hacen los gases y los líquidos, excepto bajo presiones extremas del medio.

• Volumen definido: Debido a que tienen una forma definida, su volumen también es constante.

• Alta densidad: Los sólidos tienen densidades relativamente altas debido a la cercanía de sus moléculas por eso se dice que son más “pesados”.

• Flotación: Algunos sólidos cumplen con esta propiedad, solo si su densidad es menor a la del líquido en el cual se coloca.

• Inercia: es la dificultad o resistencia que opone un sistema físico o un sistema social a posibles cambios, en el caso de los sólidos pone resistencia a cambiar su estado de reposo.

• Tenacidad: En 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 por deformación. La maleabilidad permite la obtención de delgadas láminas de material sin que éste se rompa, teniendo en común que no existe ningún método para cuantificarlas.

• Ductilidad: La ductilidad se refiere a la propiedad de los sólidos de poder obtener hilos de ellas.

Materiales utilizados para construir sólidos con función resistente

• Se emplean desde materiales que se encuentran en la naturaleza como la madera o la piedra, hasta los más modernos elaborados por el hombre, como los materiales reforzados con fibras o el acero y aleaciones metálicas. En estructuras de edificación e industriales, los materiales más utilizados son el acero y el hormigón.

• El acero es un producto industrial obtenido a partir de mineral de hierro, mediante sucesivos procesos de extracción y refinado. El acero es básicamente hierro con una proporción de carbono menor que el 2% (el hierro con mayor proporción de carbono suele denominarse “fundición”, y presenta propiedades distintas). El acero para estructuras es “acero extradulce”, de bajo contenido en carbono (del orden del 0.2%).

• El hormigón consiste en una mezcla de cemento con áridos (arena, grava...), y agua, y frecuentemente otros materiales (aditivos) adicionales. Tras un ciento tiempo de fraguado y endurecimiento (típicamente 28 días), adquiere sus propiedades nominales de resistencia. Las vigas y columnas de hormigón para estructuras suelen ejecutarse con barras de acero convenientemente embebidas en el interior, a modo de armado, debido a que el hormigón por sí mismo no tiene apenas capacidad de resistir tracciones. Por tanto, en condiciones normales de servicio, el hormigón y sus armaduras de acero constituyen un material fuertemente no homogéneo, circunstancia que aconseja abordar su estudio tras haber comprendido el comportamiento de un material homogéneo.

• La madera merece aquí al menos una breve mención como material estructural. Su moderna ejecución en forma de apilados de tablas (no en bruto, sino en forma de laminados), le confiere características muy interesantes en cuanto a resistencia, homogeneidad del producto y predectibilidad de comportamiento frente a acciones como el fuego, o las propias cargas de uso de la estructura