FÍSICA Y QUÍMICA APLICADA AL COMPORTAMIENTO DE   LA CHAPA DE ZINC

 

La física estudia, en particular, los fenómenos comunes a todos los cuerpos o a una clase de cuerpos, por ejemplo: la gravedad, la caída de los cuerpos la electrización, la fusión de sólidos, la vaporización de líquidos. La química estudia principalmente, las propiedades particulares de los cuerpos y su acción mutua . Entre ambas clases de fenómenos, no existe ninguna diferencia esencial.

Chapa de zinc colocada sobre cartón embreado.
Resultado de chapa de zinc colocada sobre cartón embreado.

Por muy fácil que parezca, la decisión de hacer  una cubierta no está fuera de riesgo, máxime si no se tienen  en cuenta factores esenciales necesarios para que la cubierta ofrezca su máxima vida útil. El zinc es un metal que se sitúa en la escala de potenciales de hidrógeno con  -0,76, es decir, vulnerable, por otra parte es anfótero, lo cual significa que reacciona ante los ácidos y ante las bases. Dicho esto, Es preciso que quien planifique una cubierta de zinc sea experto y tenga amplios conocimientos de física y química para resolver y poner el zinc en las mejores condiciones de funcionamiento y solo así se logrará el resultado de que ofrezca una vida útil muy amplia.  En nuestras investigaciones, en nuestras auditorías estamos viendo muchos comportamientos adversos que proceden de haber realizado la instalación con simpleza, pensando que el zinc lo puede todo, cuando es todo lo contrario.
No es el objeto de este artículo dar a conocer como se ha de realizar una cubierta, más bien hablamos de una serie de elementos que perfectamente se pueden asociar al comportamiento del zinc y se deben de conocer por el experto, que es quien debe exponer las magnificencias del zinc, dirigir y comprobar la instalación, para que no lleguen a producirse fenómenos tan repetidos como el que vemos en la siguiente imagen.

Magnitud: se llama magnitud todo lo que es susceptible de aumento o disminución.
Todo fenómeno se caracteriza por la variación de ciertas magnitudes.

LEYES FÍSICAS; Una ley física es la relación entre las magnitudes que figuran en un fenómeno.
El simple conocimiento cualitativo de un fenómeno sólo da de él una idea muy incompleta y que no se presta a aplicaciones plásticas. Por ejemplo: no basta saber que una barra de hierro se estira, al calentarse; sino que se debe determinar cuanto se aumenta por una elevación de temperatura dada; es decir, que se necesita saber la ley de dilatación del hierro.

Medir una magnitud es compararla con otra de la misma especie tomada como unidad.

ELASTICIDAD: Se da el nombre de elasticidad a  la propiedad que tiene un cuerpo, deformado por la acción de una fuerza de volver a su forma primitiva cuando la fuerza deja de influir.
Si esta fuerza tiene suficiente intensidad, la deformación puede subsistir  parcialmente , y entonces, se dice que ha pasado el límite de elasticidad.  Finalmente, si aumenta aún la intensidad de la fuerza, el cuerpo sólido puede romperse.
Las fuerzas pueden obrar de distintas maneras sobre los cuerpos sólidos y producir diferentes clases de elasticidad.

ELASTICIDAD DE TRACCIÓN: cuando una barra de longitud L y de sección S es estirada en sentido de su longitud por una fuerza F sufre in alargamiento l.
COEFICIENTE DE ELASTICIDAD: Los experimentos demuestran que el alargamiento es igual a F y a la longitud L , y en razón inversa de la sección. Luego podemos indicar;

l= FL/ES  de donde E= FL/Sl , E se denomina coeficiente de elasticidad de la sustancia.

COEFICIENTE DE ROTURA.- TENACIDAD , Cuando una fuerza de tracción se hace demasiado intensa, a la barra se rompe. Esto se produce por la acción de una fuerza proporcional a la sección y variable según la sustancia. Se denomina coeficiente de rotura la fuerza que determina el rompimiento de una barra de 1 mm³ de sección .
Algunos coeficientes: plomo 1K, oro 11Kg aluminio 14, plata 17, cobre 24, hierro 30, níquel 48, acero ordinario de 30 a 80 Kg.

EL VOLUMEN DE UNA MASA DE GAS ES, A LA MISMA TEMPERATURA, INVERSAMENTE PROPORCIONAL A SU PRESIÓN. ESTO QUIERE DECIR QUE SI LA PRESIÓN SE HACE 2,3,4, VECES MAYOR , EL VOLUMEN SE VUELVE 2,3,4, VECES MÁS PEQUEÑO Y RECÍPROCAMENTE.

LA DENSIDAD DE UNA MASA DE GAS ES,  A TEMPERATURA CONSTANTE, PROPORCIONAL A SU PRESIÓN. EN EFECTO, CUANDO LA PRESIÓN AUMENTA,  EL VOLUMEN DE GAS DISMINUYE; POR LO TANTO, SU DENSIDAD TIENE QUE AUMENTAR, Y COMO LA DENSIDAD DE LA MASA DE GAS VARÍA EN RAZÓN INVERSA DE SU COLUMEN, DEBE SER, PUES, PROPORCIONAL A SU PRESIÓN.

DIFUSIÓN DELOS GASES A TRAVÉS DE LAS PAREDES POROSAS Y LOS PEQUEÑOS ORIFICIOS.
Cuando dos masas de gas están separadas  por una pared con pequeño orificio o por un tabique de sustancia porosa, los gases se difunden unos entre otros; pero, difundiéndose más pronto el menos denso.
la velocidad de  un gas a través de una pared porosa o de un pequeño orificio, es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su densidad.

los líquidos tienen la propiedad de absorber los gases en proporciones más o menos grandes: en esto consiste el fenómeno de la disolución.
cuando un gas se encuentra en contacto con un líquido que lo disuelve, se establece una relación constante, dada la misma temperatura, entre el volumen y el gas disuelto, medido a la presión final de la atmósfera gaseosa, y el volumen disolvente.

VARIACIÓN DE COEFICIENTE DE SOLUBILIDAD CON LA TEMPERATURA.
El coeficiente de solubilidad de un gas disminuye siempre que la temperatura aumenta,. Se hace nulo antes de que el líquido llegue a su temperatura de ebullición. de aquí resulta que, cuando se calienta un líquido que  lleva en disolución un gas, este gas se desprende.

DEFINICIÓN DEL CALÓRICO . Se llama calórico la causa de nuestras sensaciones de calor y de frío. Se ha dado en decir que un cuerpo se calienta  cuando recibe calor y que lo pierde cuando se enfría.
al calentarse un cuerpo sólido, todas sus dimensiones aumentan al mismo tiempo. por esto, si se toma una bola de cobre que pase justamente por un anillo, cuando esta se enfría, no podrá pasar por él si se calienta, a menos de calentar también el anillo. Pero si se calientan a la vez el anillo  y la bola , esta pasará a través del anillo.
Si se calienta un gas impidiéndole dilatarse, aumenta su fuerza elástica. El efecto del calor consiste entonces en un aumento de la fuerza elástica del gas calentado.

COEFICIENTE DE DILATACIÓN LINEAL

Se llama coeficiente de dilatación lineal de una sustancia a la prolongación que sufre una longitud de 1 cm a 0° en una elevación de temperatura de 1°

EFECTOS MECÁNICOS DE LAS DILATACIONES Y CONTRACCIONES.
Al dilatar el calor los cuerpos, produce un efecto inverso al de una comprensión.

DILATACIÓN Y DENSIDAD DE LOS GASES.
Si se mantiene constante la presión de una masa de gas y se eleva su temperatura, su volumen aumenta. Inversamente, cuando la temperatura del gas baja, su volumen disminuye.

si se mantiene constante el volumen de un gas y se eleva su temperatura, su presión aumenta. Este fenómeno se llama impropiamente dilatación a volumen constante.

Un gas se dilata uniformemente cuando su temperatura se eleva.

Coeficiente de dilatación.- Llamase coeficiente de dilatación de un gas, a presión constante, el aumento de volumen a que experimenta la unidad de volumen del gas, medida a 0° cuando la temperatura sube 1°

la masa específica de un gas es esencialmente variable con su presión y su temperatura.

UNA UNIDAD DE CALOR SE MIDE EN CALORÍAS. LA CALORÍA ES LA CANTIDAD DE CALOR NECESARIA PARA ELEVAR DE 15 A 16° LA TEMPERATURA DE UN GRAMO DE AGUA PURA. SE LLAMA TAMBIÉN PEQUEÑA CALORÍA POR OPOSICIÓN A LA GRAN CALORÍA O KILOCALORÍA QUE  ES LA CANTIDAD DE CALOR NECESARIA PARA ELEVAR DE 15 A 16° LA TEMPERATURA DE UN KIOLOGRAMO DE AGUA.

Calor específico de un  cuerpo: Es el número de calorías necesario para elevar, como término medio, la temperatura de 1 gramo del cuerpo, en 1 grado entre dichas temperaturas.

En cada gas, hay que diferenciar dos coeficientes: el calor específico a presión constante y el calor especifico o volumen constante.
FUSIÓN Y SOLIDIFICACIÓN

Casi todos los cuerpos sólidos, al calentarse, se transforman en líquidos. Este fenómeno se denomina fusión. Ciertos cuerpos antes de fundirse, se reblandecen y pasan por todos los estados intermedios entre el sólido y el líquido. Se dice que sufren la fusión pastosa o vidríosa. Pero otros cuerpos, el paso del estado sólido al líquido se efectúa sin estados intermedios. se le llama la fusión franca.

Dada una presión constante, todo cuerpo entra en fusión a una temperatura determinada e invariable para cada sustancia; esa temperatura se llama punto de fusión.

Desde que empieza la fusión de un cuerpo, la temperatura deja de subir y permanece igual al punto de fusión hasta que aquella sea completa.

Todo el calor comunicado al cuerpo durante la fusión no produce ningún aumento de temperatura: de donde se deduce consumido por la fusión.
Llamase generalmente calor de fusión de un cuerpo el número de calorías necesarias para fundir un gramo de este cuerpo sin aumento de temperatura.
EVAPORACIÓN.
La velocidad de evaporación es proporcional a la magnitud de la superficie libre del líquido.
Es proporcional a la diferencia entre la presión máxima F del vapor líquido a la temperatura a la que se experimenta , y la presión f que, en este momento tiene el vapor  del líquido en la atmósfera.
La velocidad de evaporización es inversamente proporcional a la presión atmosférica.
La corriente de aire activa la evaporación , renovando la atmósfera y retrasando la saturación.

HUMEDAD
Humedad que se deposita en los cuerpos fríos colocados en una atmósfera caliente cargada de vapor.

Cuando el cuerpo frío se halla en medio de una atmósfera calientes se establece a su alrededor un equilibrio de temperatura; pero el vapor contenido en el aire pasa prontamente al estado acuoso y se deposita sobre el cuerpo.
En el invierno los vidrios de un aposento  en el que hay lumbre están interiormente cubiertos de agua, porque el vapor que se halla en el aposento. pasando por los vidrios, pierde en ellos su calórico y se reduce a agua que se deposita en su superficie. Esta agua continuamente refrescada se suele convertir en hielo. Según las leyes de la afinidad que le hacen tomar formas particulares: de ahí nacen las ramificaciones cristalinas que aparecen sobre los vidrios en las mañanas de los días muy fríos.

Manuel Álvarez.