Syllabus

MAU-1011 FISICA DEL ESTADO SOLIDO

DR. OSCAR FERNANDO PACHECO SALAZAR

ospacheco@itescam.edu.mx

Semestre Horas Teoría Horas Práctica Créditos Clasificación
4 5 1 6 Ciencia Ingeniería

Prerrequisitos
Aplica los conceptos de estructura atómica y enlaces químicos
Relaciona los conceptos básicos de Electricidad, Magnetismo y Óptica con el origen de las propiedades en los diferentes materiales.
Aplica las ecuaciones diferenciales en la solución de las Leyes de Fick.
Calcula energía de activación.

Competencias Atributos de Ingeniería
Identificar y analizar las diferentes estructuras cristalinas que presentan los materiales para relacionarlas con sus propiedades físicas. Aplicar el concepto de simetría y hacer uso de las notaciones para identificar las operaciones de simetría.   Identificar, formular y resolver problemas de ingeniería aplicando los principios de las ciencias básicas e ingeniería
Comprender, analizar e identificar la relación que existe entre la teoría estructural y electrónica de los materiales en relación a las propiedades físicas.   Reconocer la necesidad permanente de conocimiento adicional y tener la habilidad para localizar, evaluar, integrar y aplicar este conocimiento adecuadamente
Conocer y analizar los diferentes tipos de defectos que se presentan en las estructuras cristalinas para identificar su efecto en las propiedades de los materiales. Establecer mecanismos de control de los defectos en materiales cristalinos.   Reconocer la necesidad permanente de conocimiento adicional y tener la habilidad para localizar, evaluar, integrar y aplicar este conocimiento adecuadamente
Conocer el fenómeno de difusión, analizar los mecanismos y aplicar leyes establecidas para el explicar el fenómeno de difusión.   Identificar, formular y resolver problemas de ingeniería aplicando los principios de las ciencias básicas e ingeniería
Conocer e identificar los factores que afectan la formación de una solución sólida para determinar los efectos que tiene en las propiedades de los materiales.   Reconocer la necesidad permanente de conocimiento adicional y tener la habilidad para localizar, evaluar, integrar y aplicar este conocimiento adecuadamente
Integrar los conocimientos en propiedades mecánicas, defectos estructurales y fenómeno de difusión para analizar los mecanismos de endurecimiento en materiales.   Reconocer la necesidad permanente de conocimiento adicional y tener la habilidad para localizar, evaluar, integrar y aplicar este conocimiento adecuadamente

Normatividad
1. Clases. Por la contingencia sanitaria del COVID-19 el seguimiento de clases será en línea a través de videoconferencias por Microsoft Team y serán realizadas de acuerdo al horario de clases.
2. Respetar el horario programado para la entrega de los trabajos. En alcance a los acuerdos tomados respecto al COVID-19, la entrega de trabajos será exclusivamente en el Moodle. El trabajo fuera de su programación se calificará en una escala del 85%, sin excepción. Además, también se calificará sobre 85% las actividades de la primera reevaluación y sobre 80 las de segunda reevaluación.
3. El examen departamental de cada parcial se realizará en la plataforma de Microsoft Team y se aplicará dentro de la fecha programada de acuerdo al calendario escolar.
4. La falta de respeto hacia compañeros o autoridades académicas será sancionada con la expulsión de la videollamada por ese día y la reincidencia será informada vía un acta a las autoridades correspondientes.

Materiales
  • Computadora
  • Internet
  • Calculadora científica
  • Libreta de apuntes
  • Lapicero
  • Lápiz
  • Borrador

Bibliografía disponible en el Itescam
Título
Autor
Editorial
Edición/Año
Ejemplares
Fundamentals of the physics of solids : Volumen 2 electronic Propierties translated by attila piróth /
Sólyom, Jenó
springer,
2009.
2
-
Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales /
Smith, William F.
Mcgraw hill,
4a. / 2006.
3
-
Ciencia e Ingenieria de los materiales/
Askeland Donald R.
Thomson,
4a. / 2003.
6
-
Introducción a la física del estado sólido /
Kittel, Charles
Reverté,
3a. / 1997.
3
-

Parámetros de Examen
PARCIAL 1 De la actividad 1.1.1 a la actividad 2.1.5
PARCIAL 2 De la actividad 3.1.1 a la actividad 5.1.4

Contenido (Unidad / Competencia / Actividad / Material de Aprendizaje)
1. Estructura cristalina
          1.1. Identificar y analizar las diferentes estructuras cristalinas que presentan los materiales para relacionarlas con sus propiedades físicas. Aplicar el concepto de simetría y hacer uso de las notaciones para identificar las operaciones de simetría.
                   1.1.1. Aplicar los conocimientos de química, para conocer el efecto que tiene la estructura atómica en la estructura cristalina de un material.
                           1.1 Introducción a la estructura atómica (1754739 bytes)
                          
                   1.1.2. Clasificar e identificar los diferentes sistemas cristalinos con la elaboración de un modelo físico.
                           1.2. Estructura cristalina (1051167 bytes)
                           Practica 1 - Física del estado sólido - IMAT 4A (557264 bytes)
                          
                   1.1.3. Aplicar el método de indexación de Miller en direcciones y planos de compactación de átomos.
                           1.3. Direcciones y planos cristalográficos (818359 bytes)
                          
                   1.1.4. Resolver ejemplos de densidades teóricas y factor de empaquetamiento empleando datos de estructura cristalina.
                           1.4. Densidades atómicas lineal y planar (317950 bytes)
                           P1. Resolución de problemas de estructuras cristalinas (434406 bytes)
                          
                   1.1.5. Relacionar los conceptos de simetría y relacionarlos con la caracterización estructural de materiales.
                           La estructura de los sólidos cristalinos (3224876 bytes)
                          
2. Propiedades de los materiales
          2.1. Comprender, analizar e identificar la relación que existe entre la teoría estructural y electrónica de los materiales en relación a las propiedades físicas.
                   2.1.1. Analizar el movimiento de los electrones de un cristal.
                           2.1. Teoría de Bandas (684380 bytes)
                          
                   2.1.2. Distinguir la diferencia entre las bandas de energía y establecer la correspondiente para un conductor, semiconductor y aislante.
                           2.2. Propiedades eléctricas (1110086 bytes)
                           2.2 Electricidad - conceptos (622840 bytes)
                           2.3. Propiedades magnéticas (1321594 bytes)
                          
                   2.1.3. Discutir los conceptos de refracción, reflexión, difracción, absorción, opasicidad, traslucencía, luminiscencia, transmitancia y fotoconductividad.
                           2.4. Propiedades ópticas (1747830 bytes)
                          
                   2.1.4. Realizar una exposición e investigación acerca de las distintas propiedades de los materiales
                           P1. Exposición de propiedades de los materiales (259367 bytes)
                           P1 - Investigación sobre propiedades de los materiales (213264 bytes)
                          
                   2.1.5. Identificar los distintos materiales metálicos existentes.
                           2.6 Propiedades mecánicas (529783 bytes)
                           Practica 2 - Física del estado sólido - IMAT 4A (403667 bytes)
                          
3. Defectos estructurales
          3.1. Conocer y analizar los diferentes tipos de defectos que se presentan en las estructuras cristalinas para identificar su efecto en las propiedades de los materiales. Establecer mecanismos de control de los defectos en materiales cristalinos.
                   3.1.1. Investigar los diferentes tipos de defectos estructurales de acuerdo a su dimensionalidad.
                           3.1 Defectos de punto (1113796 bytes)
                           P2 - Mapa conceptual. Defectos estructurales (375561 bytes)
                          
                   3.1.2. Conocer el efecto que produce la presencia de los defectos en una red cristalina para establecer su efecto en las propiedades mecánicas de un material.
                           3.3 Observación microscópica (480113 bytes)
                           3.2 Imperfecciones (593649 bytes)
                          
                   3.1.3. Exponer y discutir ejemplos de materiales ingenieriles que presenten algún tipo de defectos.
                           P2 - Exposición de defectos, difusión y endurecimiento (245628 bytes)
                          
4. Soluciones sólidas y difusión
          4.1. Conocer e identificar los factores que afectan la formación de una solución sólida para determinar los efectos que tiene en las propiedades de los materiales.
                   4.1.1. Identificar los diferentes tipos de soluciones sólidas.
                           4 Difusión (889838 bytes)
                          
                   4.1.2. Revisar ejemplos de soluciones sólidas intersticiales y substitucionales.
                           Willian D. Callister, Jr. Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Tercera Edición. Editorial Reverté, S.A. España, Págs. 95-107
                          
          4.2. Conocer el fenómeno de difusión, analizar los mecanismos y aplicar leyes establecidas para el explicar el fenómeno de difusión.
                   4.2.1. Definir el concepto de difusión para conocer la importancia de este fenómeno en el endurecimiento superficial de los materiales.
                           Willian D. Callister, Jr. Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Tercera Edición. Editorial Reverté, S.A. España, Págs. 95-107
                           P2 - Investigación. Soluciones solidas y difusión (217097 bytes)
                          
                   4.2.2. Conocer las leyes que rigen el proceso de difusión y analizar los parámetros involucrados en el mismo en estado estacionario y no estacionario.
                           Willian D. Callister, Jr. Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Tercera Edición. Editorial Reverté, S.A. España, Págs. 95-107
                          
                   4.2.3. Resolver problemas demostrativos aplicando la primera y segunda ley de Fick.
                           Willian D. Callister, Jr. Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Tercera Edición. Editorial Reverté, S.A. España, Págs. 95-107
                           Practica 3 - Física del estado sólido - IMAT 4A (410368 bytes)
                          
5. Mecanismos de endurecimiento
          5.1. Integrar los conocimientos en propiedades mecánicas, defectos estructurales y fenómeno de difusión para analizar los mecanismos de endurecimiento en materiales.
                   5.1.1. Conocer y determinar las condiciones necesarias para que se origine el endurecimiento por deformación mecánica en frío.
                           5.1 Dislocaciones y deformación plástica (1210471 bytes)
                          
                   5.1.2. Analizar el efecto de los átomos solutos en la formación de soluciones solidas y relacionar este fenómeno en el endurecimiento de materiales.
                           5.2 Mecanismos de endurecimiento de los metales (495373 bytes)
                          
                   5.1.3. Emplear la ecuación de Hall – Petch para establecer el efecto del refinamiento de grano en el mejoramiento de la resistencia mecánica de materiales.
                           5.3 Recuperación. recristalización y crecimiento del grano (818401 bytes)
                          
                   5.1.4. Analizar el efecto de los mecanismos de transformaciones de fase y su efecto sobre las estructuras y propiedades de los materiales.
                           Practica 4 - Física del estado sólido - IMAT 4A (519089 bytes)
                          

Prácticas de Laboratorio (20212022N)
Fecha
Hora
Grupo
Aula
Práctica
Descripción

Cronogramas (20212022N)
Grupo Actividad Fecha Carrera

Temas para Segunda Reevaluación