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Física del estado sólido Clave: MAU-1011

2da reevaluación Página 1 de 14 Dr. Oscar Pacheco

TEMAS PARA 2DA REEVALUACIÓN

Asignatura:

FÍSICA DEL ESTADO SÓLIDO

Programa educativo:

INGENIERÍA EN MATERIALES

17 de Julio de 2017

Instituto Tecnológico Superior de Calkiní en el

estado de Campeche



PARCIAL 1 Las actividades a calificar para el parcial 1 son las que se enlistan a continuación, las cuales se calificarán sobre 8 por ser segunda reevaluación

1. Evaluación (10 puntos)

Fecha de aplicación: martes 01 de agosto de 2017. Fecha de entrega de la actividad (Moodle): martes 01 de agosto de 2017

Lugar: ITESCAM (sala de maestros, edificio A) Hora: 10:00 a.m

2. Práctica de laboratorio (10 puntos) Fecha de entrega de la actividad (Moodle): miércoles 26 de julio de 2017

Título de la práctica: Elaboración de las redes de Bravais del sistema cúbico y

hexagonal empleando esferas de poliestireno.

3. Investigación documental (10 puntos)

Fecha de entrega de la actividad (Moodle): miércoles 26 de julio de 2017

Título de la investigación: Diferentes estructuras cristalinas que presentan los

materiales.

4. Resolución de problemas (10 puntos)


Título de la actividad: Estructura cristalina

1. Determinar los índices de Miller para los siguiente planos



2. Calcule la densidad atómica lineal en la dirección [110] de la red cristalina de

cobre en átomos por milímetro. El cobre es FCC y tiene una constante de red

de 0.361 nm.

3. Calcule la densidad atómica planar en el plano (110) de la red BCC del hierro

alfa en átomos por milímetro cuadrado. La constante de red del hierro alfa es

0.287 nm.

4. Calcule el factor de empaquetamiento para la celda unitaria BCC,

considerando a los átomos como esferas rígidas.

5. Determine la relación entre el radio atómico (R) y el parámetro de red (a) para

la estructura BCC cuando se tiene un átomo en cada punto de red.

6. El potasio tiene una estructura BCC y un átomo por punto de red, con una

densidad de 0.855 g/cm^3. Si el peso atómico del potasio es de 39.09 g/mol

calcule el parámetro de red del potasio. (NA = 6.023*10^23 átomos/mol)

7. El torio tiene una estructura FCC y un átomo por punto de red, con una

densidad de 11.72 g/cm^3. Si el peso atómico del torio es de 232 g/mol calcule

el radio atómico del torio. (NA = 6.023*10^23 átomos/mol).

8. El cobre tiene una estructura cristalina FCC y un radio atómico de 0.1278 nm.

Considerando a los átomos como esferas rígidas que se tocan entre sí a lo

largo de la diagonal de la celda unitaria FCC. Calcule el valor teórico de la

densidad del cobre. La masa atómica del cobre es de 63.54 g/mol. (NA =

6.023*10^23 átomos/mol).

9. El bismuto tiene una estructura hexagonal compacta con a = 0.4546 nm y c =

1.186 nm. Su densidad es 9.808 g/cm^3 y su peso atómico es 208.98 g/mol.

Determine la cantidad de átomos en cada celda unitaria. (V_HCP = 0.866 a^2

c, NA = 6.023*10^23 átomos/mol).



10. A más de 882°C el titanio tiene una estructura cristalina BCC con a = 0.332

nm. Abajo de esta temperatura, su estructura es HCP con a = 0.2978 nm y c =

0.4735 nm. Determine el cambio porcentual de volumen cuando el titanio BCC

se transforma en titanio HCP. (V_HCP = 0.866 a^2 *c)

11. Calcule en centímetros el radio atómico de un metal BCC con a = 0.3294 nm y

un átomo por punto de red.

12. Un broche (clip) pesa 0.59 g y es de hierro BCC. Calcule la cantidad de celdas

unitarias contenidas. (M = 55.845 g/mol, NA = 6.023*10^23 átomos/mol)








Título de la práctica: Propiedades mecánicas de los materiales: ensayo de

compresión.



Título de la investigación: Comportamiento de las fibras ópticas y de láser.

4. Cuestionario (10 puntos)


Título de la actividad: Propiedades de los materiales.

1. Describa qué es una jaula de Faraday y qué comprueba.

2. Describa como se produce la corriente eléctrica en los sólidos, líquidos y

gases.

3. ¿Por qué es importante el estudio del magnetismo?

4. ¿Qué estudios se realizan a fin de producir nuevos imanes que tengan

mayor potencia y para que se les desea utilizar?

5. ¿Cuántas imágenes se observarán de un objeto al ser colocado en medio

de dos espejos planos que forman un ángulo de 60°?



6. Explique cuál es el concepto que en la actualidad se tiene sobre la

naturaleza de la luz.

7. ¿Cuál es la diferencia básica entre las diferentes clases de radiación que

constituyen el llamado espectro electromagnético?

8. ¿Cuál es la diferencia entre deformación plástica y elástica?

9. ¿Qué es la viscoelasticidad?

10. ¿Cómo es el comportamiento esfuerzo-deformación de un material dúctil y

de un material frágil?

11. En una placa circular de 3 cm de radio existe una densidad de flujo

magnético de 2 teslas. Calcular el flujo magnético total a través de la placa

en webers y maxwells (𝛷 = 𝐵𝐴, 1 Wb = 1𝑥108 maxwells).

12. Una espira de 15 cm de ancho por 25 cm de largo forma un ángulo de 27°

con respecto al flujo magnético. Determinar el flujo magnético que penetra

por la espira debido a un campo magnético cuya densidad de flujo es de 0.2

teslas (𝛷 = 𝐵𝐴𝑠𝑒𝑛𝜃, 1 Wb = 1𝑥108 maxwells).

13. Una barra de hierro cuya permeabilidad relativa es de 12500 se coloca en

una región de un campo magnético en el cual la densidad del flujo

magnético es de 0.8 teslas. ¿Cuál es la intensidad del campo magnético

originada por la permeabilidad del hierro? (𝐻 =𝐵

𝜇, 𝜇𝑟 =

𝜇

𝜇0 𝜇𝑜 = 4𝜋𝑥10−7

Tm/A).

14. Calcular la iluminación que produce una lámpara eléctrica de 300 candelas

a una distancia de 2.5 metros.

15. Calcular la distancia a la que debe colocarse una lámpara eléctrica de 200

cd para que produzca sobre una mesa una iluminación de 50 lx.








Título de la práctica: Ensayo de dureza Rockwell



Título de la investigación: Investigación documental que involucre los temas de

defectos estructurales, soluciones sólidas, difusión y mecanismos de

endurecimiento.

4. Cuestionario (10 puntos)


Título de la actividad: Defectos estructurales, soluciones sólidas, difusión y

mecanismos de endurecimiento.

1. Imperfecciones (en general), como las vacancias, que normalmente están en

un sitio (en algunos casos, en pocos sitios) en un cristal.

2. Elementos o compuestos que se agregan intencionalmente, en

concentraciones conocidas, y que aparecen en lugares específicos dentro de la

microestructura, para mejorar las propiedades o el procesamiento de un

material.

3. Par de defectos puntuales, producido cuando se mueve un ion para crear un

sitio intersticial y deja atrás una vacancia.



4. Defecto puntual que se produce cuando un átomo entra al cristal, en un sitio

que normalmente no es un punto de red.

5. Defecto puntual que se produce al quitar un átomo de un punto de red normal y

sustituirlo por un átomo diferente, normalmente de tamaño distinto.

6. Imperfección lineal en un material cristalino. El movimiento de las dislocaciones

ayuda a explicar cómo se deforman los materiales metálicos. La interferencia

con el movimiento de las dislocaciones ayuda a explicar cómo se endurecen

los materiales metálicos.

7. Dirección y distancia en que se mueve una dislocación en cada etapa en un

cristal; también se llama vector de deslizamiento.

8. Imperfecciones, tales como límites de grano, que forman un plano

bidimensional dentro del cristal.

9. Es uno de los cristales presentes en un material policristalino.

10. Material que tiene propiedades de material metálico, obtenido a partir de varios

elementos.

11. Aleaciones resistentes a la corrosión que suelen contener hierro, carbono,

cromo, níquel y algunos otros elementos.

12. Diagrama que muestra las fases presentes bajo condiciones de equilibrio, así

como la composición de la fase en cada combinación de temperatura y

composición general. En ocasiones este tipo de diagramas también señalan

fases metaestables.

13. Línea a temperatura constante trazada en una región de dos fases, en un

diagrama de fases, para ayudar a determinar las composiciones de ambas.

14. Expresión matemática para la difusión en el estado estacionario que dice que

el flujo es proporcional al gradiente de concentración. La ecuación relaciona el

flujo de átomos por difusión, con el coeficiente de difusión y el gradiente de

concentración.

15. Así se le conoce a la ecuación diferencial en derivadas parciales que describe

la difusión en el estado no estacionario, lo cual ocurre en la mayoría de las

situaciones prácticas. Esta ecuación describe la velocidad con que se

redistribuyen, por difusión, los átomos en un material.



16. Flujo neto de átomos, iones u otras especies dentro de un material, causado

por gradiente de temperatura y de concentración.

17. Energía requerida para hacer que suceda determinada reacción. En la difusión,

esta energía se relaciona con la energía necesaria para mover un átomo desde

un sitio de red hasta otro.

18. Endurecimiento de un material mediante el aumento de la cantidad de

dislocaciones por deformación, o trabajo en frío. También se le llama

endurecimiento por trabajo.

19. Es un tratamiento térmico para eliminar parte o todos los efectos del trabajo en

frío en materiales metálicos. Para los vidrios, es un tratamiento térmico que

hace desaparecer esfuerzos inducidos térmicamente.

20. Técnica para reforzar y endurecer los metales que consiste en alearlos con

átomos de impurezas que forman soluciones sólidas sustitucionales o

intersticiales.

21. Endurecimiento de metales y aleaciones mediante la formación de precipitados

diminutos dentro de los granos. Los pequeños precipitados contribuyen a

resistir el movimiento de dislocaciones.

22. Tratamiento térmico para endurecer la superficie de aceros mediante una

fuente gaseosa o sólida de carbono. El carbono que se difunde hacia la

superficie la hace más dura y más resistente a la abrasión.



RÚBRICA DE EVALUACIÓN

Evaluación de la actividad (total = 10 puntos)

Competencia Específica Competencia Genérica

Procedimiento Argumentación

8 puntos 2 punto

Rubrica

Aspecto Excelente (100 %) Bien (90 %) Aceptable (80 %) No suficiente (70 %)

Procedimiento Detalla los pasos del procedimiento, especificando las unidades en cada paso e incluyendo las constantes, las ecuaciones y los despejes necesa-rios. El procedi-miento mantiene una secuencia lógi-ca y cada cálculo y/o estimación es pertinente.

Detalla los pa-sos del procedimiento, especificando las unidades en cada paso e incluyendo las constan-tes, las ecua-ciones y los despejes ne-cesarios.

Detalla los pasos del procedimiento en una secuencia lógica y especifi-cando las unida-des en cada paso

El procedimiento no mantiene una se-cuencia lógica, aun-que incluye las ecuaciones y des-pejes necesarios.

Argumentación Los argumentos son claros, pre-cisos y sustentados en razonamientos.

Los argumen-tos son claros y precisos.

Los argumentos son claros, aun-que no puntual-mente precisos.

Los argumentos ca-recen de claridad y objetividad y pre-cisión.



RÚBRICA DE PRÁCTICA DE LABORATORIO

La presente rúbrica es una guía de puntuación usada en la evaluación del desempeño de los estudiantes que describen las características específicas del reporte de laboratorio en varios niveles de rendimiento, con el fin de clarificar lo que se espera del trabajo del alumno, de valorar su ejecución y de facilitar la proporción de retroalimentación.

Evaluación del reporte de la práctica de laboratorio (total = 10 puntos)

Descripción de la competencia específica (8 puntos): Asistir y desarrollar la práctica de laboratorio para posteriormente presentar en la fecha indicada un reporte digital individual como evidencia documental. Este rubro tiene un valor de 80 % del puntaje total, es decir 8 puntos. Los rubros a evaluar son:

Portada Objetivo Introducción Materiales/Métodos Resultados Conclusiones

0.5 puntos 0.5 puntos 2 puntos 1 punto 3 puntos 1 punto

En la siguiente página se presenta la rúbrica de calificación donde se especifica la ponderación de cada uno de estos rubros. Se maneja la escala de excelente (100 %), bien (80 %), aceptable (70 %) y no suficiente (50 %), según sea el caso. Competencia genérica asociada (2 puntos): Preocupación por la calidad. Se hace énfasis en citar al menos dos libros y/o dos artículos científicos. Se penaliza el citar referencias de páginas de internet de dudoso prestigio académico. No se exige una forma específica de citar (p.ej. APA), ya que las revistas científicas del área de las ciencias químico-biológicas tienen diferentes estilos de cita. Este rubro tiene un valor de 20 % del puntaje total = 2 puntos. En la siguiente página se específica la rúbrica de calificación para la evaluación de esta competencia, donde se maneja la escala de excelente (100 %), bien (80 %), aceptable (70 %) y no suficiente (50 %), según sea el caso.



Aspecto Excelente (100%) Bien (80%) Aceptable (70%) No suficiente(50%)

Portada Incluye nombre de la escuela, carrera, semestre y grupo, asignatura, nombre del docente, título del trabajo, nombre del alumno, matri-cula, lugar, fecha y ciclo escolar.

Incluye lo soli-citado, excepto el ciclo escolar.

Incluye lo soli-citado, excepto el ciclo escolar y la matricula del alumno.

Incluye lo solicita-do, excepto el ciclo escolar, la matricula del alumno y el nombre de la ma-teria.

Objetivo Realiza una redac-ción clara del obje-tivo cuidando la or-tografía.

Realiza una re-dacción clara del objetivo

La redacción del objetivo no es cla-ra ni acorde al nombre de la práctica.

No específica de forma explícita el objetivo de la práctica.

Introducción Realiza una intro-ducción pertinente cuidando la orto-grafía, homogenei-dad y originalidad del texto.

Realiza una in-troducción per-tinente cuidan-do la homoge-neidad y origina-lidad del texto.

Realiza una intro-ducción relacio-nada con el tema, cuidando la origi-nalidad del texto.

Realiza una intro-ducción con dudo-sa relación con el tema y cuestiona-ble originalidad en el texto.

Materiales / Métodos

Incluye todos los materiales utiliza-dos incluyendo fo-tos, diagramas y/o esquemas. Descri-be y sustenta cla-ramente la méto-dología utilizada.

Incluye todos los materiales utilizados inclu-yendo diagra-mas y/o esque-mas. Describe la métodología utilizada.

Incluye todos los materiales utiliza-dos. Describe la metodología utili-zada.

Enlista los mate-riales utilizados. Describe vaga-mente la método-logía utilizada.

Resultados La descripción de los resultados es clara, precisa, objetiva y se cuida la ortografía.

La descripción de los resulta-dos es clara y objetiva.

La descripción de los resultados no es clara y carece de objetividad.

La descripción de los resultados no es clara ni objetiva y además su ori-ginalidad es dudo-sa.

Conclusiones Las conclusiones son claras, puntua-les y pertinentes y además están sus-tentadas en razo-namientos y/o tex-tos académicos. Se cuida la ortografía.

Las conclusio-nes son claras, puntuales y per-tinentes y ade-más están sus-tentadas en ra-zonamientos y/o textos académi-cos.

Las conclusiones son claras, aun-que con dudosa pertinencia y es-tán sustentadas en ligas de inter-net.

Las conclusiones son vagas, no acordes con el objetivo del trabajo y no incluye referencia alguna.

Preocupación por la calidad

La introducción y las conclusiones incluyen las citas de al menos dos libros y/o dos artículos cientificos.

La introducción y las conclu-siones incluyen las cita de al menos un libro y/o artículo cien-tífico.

La introducción y las conclusiones incluyen al menos una referencia a una fuente acadé-mica reconocida.

Se incluyen refe-rencias a ligas de dudoso prestigio académico.



RÚBRICA DE INVESTIGACIÓN DOCUMENTAL Evaluación de la actividad de investigación (total = 10 puntos)


Antecedentes Fundamentación Congruencia de conclusiones Validez de opiniones

2 puntos 3 puntos 3 puntos 2 puntos

Rúbrica

Aspecto Excelente (100%) Bien (90%) Aceptable (80%) No suficiente (70%)

Antecedentes Realiza una intro-ducción pertinente cuidando la orto-grafía, homoge-neidad y origina-lidad del texto.

Realiza una introducción pertinente cui-dando la ho-mogeneidad y originalidad del texto.

Realiza una in-troducción rela-cionada con el tema, cuidando la originalidad del texto.

Realiza una intro-ducción con dudosa relación con el tema y cuestionable origi-nalidad en el texto.

Fundamentación Los fundamentos son claros y sus-tentados en textos académicos y/o científicos. Se cui-da la ortografía.

Los funda-mentos son claros y sus-tentados en diversas fuen-tes.

Los fundamen-tos son claros, pero no se sustentan en alguna referen-cia.

Los fundamentos carecen de claridad y objetividad y no tienen referencia alguna.

Congruencia de conclusiones

Las conclusiones son claras, pun-tuales y pertinen-tes. Se cuida la ortografía.

Las conclusio-nes son claras y pertinentes.

Las conclusio-nes son claras aunque con du-dosa pertinen-cia.

Las conclusiones son vagas y no acordes con el objetivo del trabajo.

Validez de opiniones

Las opiniones y posturas son cla-ras y sustentadas en razonamientos y textos académi-cos. Se cuida la ortografía.

Las opiniones y posturas son claras y sus-tentadas a través de razonamientos y diversas fuentes.

Las opiniones y posturas son claras y susten-tadas en diver-sas fuentes de dudosa proce-dencia.

Las opiniones y posturas carecen de claridad y objetivi-dad y no tienen referencia alguna.



RÚBRICA DE CUESTIONARIO

Evaluación de la actividad (total = 10 puntos)


Validez de la respuesta Comunicación oral Comunicación escrita

8 puntos 1 punto 1 punto

Rúbrica

Aspecto Excelente (100%) Bien (90%) Aceptable (80%) No suficiente (70%)

Validez de la respuesta

Expresa de mane-ra clara y concisa la respuesta. En preguntas abier-tas utiliza sus pro-pias palabras. En definiciones para-frasea la respues-ta consultando biografía relacio-nada y textos aca-démicos.

Expresa de manera clara y concisa la respuesta. En preguntas abiertas utiliza sus propias palabras. En definiciones parafrasea la respuesta consultando reconocidos textos académicos.

Expresa de ma-nera clara la respuesta. En preguntas abier-tas utiliza sus propias pala-bras. En defini-ciones parafra-sea la respuesta consultando tex-tos en línea comprometidos con la calidad de la informa-ción.

Expresa de manera clara la respuesta. En preguntas abier-tas y definiciones reproduce una res-puesta consultando textos en línea con dudosa seriedad académica.

Comunicación oral

Presenta argu-mentos claros, precisos y susten-tados en razona-mientos.

Presenta argumentos claros y precisos.

Presenta argu-mentos claros, aunque no pun-tualmente preci-sos.

Presenta argumen-tos que carecen de claridad, objetividad y precisión

Comunicación escrita

Cuida la ortogra-fía, observando las reglas grama-ticales del lengua-je. Asimismo, in-corpora tecnicis-mos propios de su disciplina. Cuida la homogeneidad de su redacción.

Cuida la orto-grafía, obser-vando las reglas grama-ticales del len-guaje. Asimis-mo incorpora tecnicismos propios de su disciplina.

Cuida la ortogra-fía, observando las reglas gra-maticales del lenguaje.

Presenta un texto entendible, aunque con errores de ortografía y gramáti-ca.

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