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.- Respetar el horario de clases. Se considerará como retardo después de los 15 minutos de iniciada la clase, cuando se acumulen 3 retardos se generará 1 falta. Por otra parte, se considerará como falta en toda la clase después de los 20 minutos de retraso.

2.- Respetar el horario programado para la entrega de los trabajos. 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 sala de computo utilizando la plataforma de Microsoft Teams y se aplicará dentro de la fecha programada de acuerdo al calendario escolar. 

4.- Los teléfonos celulares deben ser apagados antes de la sesión o configurarlo en la modalidad de vibración.

5.- Está prohibido introducir alimentos al salón de clases.

6.- El fraude académico durante un examen será castigado con la anulación del mismo.

7.- La falta de respeto hacia compañeros o autoridades académicas será sancionada con la expulsión del salón de clases 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 ( bytes)
                          
                   1.1.2. Clasificar e identificar los diferentes sistemas cristalinos con la elaboración de un modelo físico.
                           Practica 1 - Física del estado sólido - IMAT 4A ( bytes)
                           1.2. Estructura cristalina ( 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 ( 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 ( bytes)
                           P1. Resolución de problemas de estructuras cristalinas ( bytes)
                          
                   1.1.5. Relacionar los conceptos de simetría y relacionarlos con la caracterización estructural de materiales.
                           La estructura de los sólidos cristalinos ( 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 ( bytes)
                          
                   2.1.2. Distinguir la diferencia entre las bandas de energía y establecer la correspondiente para un conductor, semiconductor y aislante.
                           2.3. Propiedades magnéticas ( bytes)
                           2.2 Electricidad - conceptos ( bytes)
                           2.2. Propiedades eléctricas ( bytes)
                          
                   2.1.3. Discutir los conceptos de refracción, reflexión, difracción, absorción, opasicidad, traslucencía, luminiscencia, transmitancia y fotoconductividad.
                           2.4. Propiedades óptica ( bytes)
                          
                   2.1.4. Realizar una exposición e investigación acerca de las distintas propiedades de los materiales
                           P1. Exposición de propiedades de los materiales ( bytes)
                          
                   2.1.5. Identificar los distintos materiales metálicos existentes.
                           Practica 2 - Física del estado sólido - IMAT 4A ( bytes)
                           2.6 Propiedades mecánicas ( 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.
                           P2 - Mapa conceptual. Defectos estructurales ( bytes)
                           3.1 Defectos de punto ( 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 ( bytes)
                           3.2 Imperfecciones ( bytes)
                          
                   3.1.3. Exponer y discutir ejemplos de materiales ingenieriles que presenten algún tipo de defectos.
                           P2 - Resolución de problemas de defectos estructurales, difusión y mecanismos de endurecimiento. ( 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 ( 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
                           P2 - Exposición de defectos, difusión y endurecimiento ( bytes)
                          
          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
                          
                   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 ( 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 ( 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 ( 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 ( 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 ( bytes)
                          

Prácticas de Laboratorio (20212022P)
Fecha
Hora
Grupo
Aula
Práctica
Descripción
2022-03-23
MIERCOLES
13:00-15:00
4-A
Lab. de Automatización Anexo Mecánica
Propiedades de los metales
2022-05-11
MIERCOLES
13:00-15:00
4-A
Lab. de Instrumentación Analítica
Difusión. Ley de Fick
2022-06-03
VIERNES
14:00-16:00
4-A
Lab. de Automatización Anexo Mecánica
Ensayo de dureza Rockwell

Cronogramas (20212022P)
Grupo Actividad Fecha Carrera
3 A 1.1.1 Aplicar los conocimientos de química, para conocer el efecto que tiene la estructura atómica en la estructura cristalina de un material. 2022-02-08 IMAT-2010-222
3 A 1.1.1 Aplicar los conocimientos de química, para conocer el efecto que tiene la estructura atómica en la estructura cristalina de un material. 2022-02-09 IMAT-2010-222
3 A 1.1.2 Clasificar e identificar los diferentes sistemas cristalinos con la elaboración de un modelo físico. 2022-02-11 IMAT-2010-222
3 A 1.1.2 Clasificar e identificar los diferentes sistemas cristalinos con la elaboración de un modelo físico. 2022-02-15 IMAT-2010-222
3 A 1.1.2 Clasificar e identificar los diferentes sistemas cristalinos con la elaboración de un modelo físico. 2022-02-16 IMAT-2010-222
3 A 1.1.3 Aplicar el método de indexación de Miller en direcciones y planos de compactación de átomos. 2022-02-18 IMAT-2010-222
3 A 1.1.3 Aplicar el método de indexación de Miller en direcciones y planos de compactación de átomos. 2022-02-22 IMAT-2010-222
3 A 1.1.4 Resolver ejemplos de densidades teóricas y factor de empaquetamiento empleando datos de estructura cristalina. 2022-02-23 IMAT-2010-222
3 A 1.1.4 Resolver ejemplos de densidades teóricas y factor de empaquetamiento empleando datos de estructura cristalina. 2022-02-25 IMAT-2010-222
3 A 1.1.4 Resolver ejemplos de densidades teóricas y factor de empaquetamiento empleando datos de estructura cristalina. 2022-03-04 IMAT-2010-222
3 A 1.1.5 Relacionar los conceptos de simetría y relacionarlos con la caracterización estructural de materiales. 2022-03-08 IMAT-2010-222
3 A 1.1.5 Relacionar los conceptos de simetría y relacionarlos con la caracterización estructural de materiales. 2022-03-09 IMAT-2010-222
3 A 2.1.1 Analizar el movimiento de los electrones de un cristal. 2022-03-11 IMAT-2010-222
3 A 2.1.1 Analizar el movimiento de los electrones de un cristal. 2022-03-15 IMAT-2010-222
3 A 2.1.2 Distinguir la diferencia entre las bandas de energía y establecer la correspondiente para un conductor, semiconductor y aislante. 2022-03-16 IMAT-2010-222
3 A 2.1.2 Distinguir la diferencia entre las bandas de energía y establecer la correspondiente para un conductor, semiconductor y aislante. 2022-03-18 IMAT-2010-222
3 A 2.1.3 Discutir los conceptos de refracción, reflexión, difracción, absorción, opasicidad, traslucencía, luminiscencia, transmitancia y fotoconductividad. 2022-03-22 IMAT-2010-222
3 A 2.1.3 Discutir los conceptos de refracción, reflexión, difracción, absorción, opasicidad, traslucencía, luminiscencia, transmitancia y fotoconductividad. 2022-03-23 IMAT-2010-222
3 A 2.1.4 Realizar una exposición e investigación acerca de las distintas propiedades de los materiales 2022-03-25 IMAT-2010-222
3 A 2.1.4 Realizar una exposición e investigación acerca de las distintas propiedades de los materiales 2022-03-29 IMAT-2010-222
3 A 2.1.5 Identificar los distintos materiales metálicos existentes. 2022-03-30 IMAT-2010-222
3 A 2.1.5 Identificar los distintos materiales metálicos existentes. 2022-04-01 IMAT-2010-222
3 A 3.1.1 Investigar los diferentes tipos de defectos estructurales de acuerdo a su dimensionalidad. 2022-04-05 IMAT-2010-222
3 A 3.1.1 Investigar los diferentes tipos de defectos estructurales de acuerdo a su dimensionalidad. 2022-04-06 IMAT-2010-222
3 A 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. 2022-04-08 IMAT-2010-222
3 A 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. 2022-04-26 IMAT-2010-222
3 A 3.1.3 Exponer y discutir ejemplos de materiales ingenieriles que presenten algún tipo de defectos. 2022-04-27 IMAT-2010-222
3 A 3.1.3 Exponer y discutir ejemplos de materiales ingenieriles que presenten algún tipo de defectos. 2022-04-29 IMAT-2010-222
3 A 4.1.1 Identificar los diferentes tipos de soluciones sólidas. 2022-05-03 IMAT-2010-222
3 A 4.1.1 Identificar los diferentes tipos de soluciones sólidas. 2022-05-04 IMAT-2010-222
3 A 4.1.2 Revisar ejemplos de soluciones sólidas intersticiales y substitucionales. 2022-05-06 IMAT-2010-222
3 A 4.2.1 Definir el concepto de difusión para conocer la importancia de este fenómeno en el endurecimiento superficial de los materiales. 2022-05-11 IMAT-2010-222
3 A 4.2.1 Definir el concepto de difusión para conocer la importancia de este fenómeno en el endurecimiento superficial de los materiales. 2022-05-13 IMAT-2010-222
3 A 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. 2022-05-17 IMAT-2010-222
3 A 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. 2022-05-18 IMAT-2010-222
3 A 4.2.3 Resolver problemas demostrativos aplicando la primera y segunda ley de Fick. 2022-05-20 IMAT-2010-222
3 A 4.2.3 Resolver problemas demostrativos aplicando la primera y segunda ley de Fick. 2022-05-24 IMAT-2010-222
3 A 5.1.1 Conocer y determinar las condiciones necesarias para que se origine el endurecimiento por deformación mecánica en frío. 2022-05-25 IMAT-2010-222
3 A 5.1.1 Conocer y determinar las condiciones necesarias para que se origine el endurecimiento por deformación mecánica en frío. 2022-05-27 IMAT-2010-222
3 A 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. 2022-05-31 IMAT-2010-222
3 A 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. 2022-06-01 IMAT-2010-222
3 A 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. 2022-06-03 IMAT-2010-222
3 A 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. 2022-06-07 IMAT-2010-222
3 A 5.1.4 Analizar el efecto de los mecanismos de transformaciones de fase y su efecto sobre las estructuras y propiedades de los materiales. 2022-06-08 IMAT-2010-222
3 A 5.1.4 Analizar el efecto de los mecanismos de transformaciones de fase y su efecto sobre las estructuras y propiedades de los materiales. 2022-06-10 IMAT-2010-222

Temas para Segunda Reevaluación