Iga ese, mis inimest ümbritseb, on valmistatud kindlast toorainest. See toimib mitmesuguste materjalidena. Nende tõhusamaks kasutamiseks peaksite kõigepe alt hoolik alt uurima nende loomupäraseid omadusi ja omadusi.
Omaduse tüübid
Praegu on teadlased tuvastanud kolm peamist materjali omaduste tüüpi:
- füüsiline;
- keemiline;
- mehaaniline.
Igaüks neist kirjeldab konkreetse materjali teatud omadusi. Neid saab omakorda kombineerida, näiteks liidetakse materjalide füüsikalised ja keemilised omadused füüsikalisteks ja keemilisteks omadusteks.
Füüsikalised omadused
Materjalide füüsikalised omadused iseloomustavad nende struktuuri, samuti nende seost igasuguste (füüsilist laadi) protsessidega, mis tulevad väliskeskkonnast. Need omadused võivad olla:
- Struktuuri eriomadused ja struktuuriomadused – tõsi,keskmine ja puistetihedus; suletud, avatud või kogutihedus.
- Hüdrofüüsikaline (vastus veele või külmale) – veeimavus, niiskuskadu, niiskus, külmakindlus.
- Termofüüsikalised (omadused, mis tekivad kuuma või külma mõjul) - soojusjuhtivus, soojusmahtuvus, tulekindlus, tulekindlus jne.
Need kõik viitavad materjalide ja ainete põhilistele füüsikalistele omadustele.
Eriomadused
Tõeline tihedus on materjalide füüsikaline omadus, mida väljendatakse aine massi ja ruumala suhtega. Sel juhul peab uuritav objekt olema absoluutse tihedusega, st ilma tühimike ja poorideta. Keskmist tihedust nimetatakse füüsikaliseks suuruseks, mis määratakse aine massi ja selle ruumis hõivatud ruumala suhtega. Selle omaduse arvutamisel hõlmab objekti maht kõiki sisemisi ja väliseid poore ja tühimikke.
Lahtiseid aineid iseloomustab materjalide selline füüsikaline omadus nagu puistetihedus. Sellise uurimisobjekti maht ei hõlma mitte ainult materjali poorsust, vaid ka aine elementide vahele tekkinud tühimikke.
Materjali poorsus on väärtus, mis väljendab aine kogumahu pooridega täitumise astet.
Hüdrofüüsikalised omadused
Vee või külmaga kokkupuute tagajärjed sõltuvad suuresti selle tiheduse ja poorsuse astmest, mis mõjutavad veeimavustaset,vee läbilaskvus, külmakindlus, soojusjuhtivus jne
Veeimavus on aine võime niiskust imada ja säilitada. Kõrge poorsuse tase mängib selles olulist rolli.
Niiskustagastus on veeimavusele vastandlik omadus ehk iseloomustab materjali niiskuse naasmise poolelt keskkonda. See väärtus mängib olulist rolli teatud ainete, näiteks ehitusmaterjalide töötlemisel, millel on ehitusprotsessi ajal kõrge niiskus. Tänu niiskuse eraldumisele kuivavad need seni, kuni nende niiskus on keskkonnaga võrdne.
Hügroskoopsus on omadus, mis tagab veeauru neeldumise väljastpoolt tuleva objekti poolt. Näiteks võib puit imada palju niiskust, põhjustades selle kaalu suurenemise, tugevuse vähenemise ja suuruse muutumise.
Kahanemine või kokkutõmbumine on materjalide hüdrofüüsiline omadus, millega kaasneb nende mahu ja suuruse vähenemine kuivamise ajal.
Veekindlus on aine võime säilitada niiskuse mõjul oma tugevust.
Külmakindlus on veega küllastunud materjali võime taluda korduvat külmumist ja sulatamist, ilma et see vähendaks tugevust ja hävinemist.
Termofüüsikalised omadused
Nagu eespool mainitud, kirjeldavad sellised omadused kuumuse või külmaga kokkupuute mõju ainetele ja materjalidele.
Soojusjuhtivus on objekti võime kanda soojust pinn alt pinnale läbi oma paksuse.
Soojusmahtuvus on aine omadus, mis tagab kuumutamisel teatud koguse soojuse neeldumise ja jahutamisel sama koguse soojuse vabanemise.
Tulekindlus on materjali füüsikaline omadus, mis kirjeldab selle võimet taluda tulekahjus kõrgeid temperatuure ja vedelikke. Vastav alt tulepüsivuse tasemele võivad materjalid ja ained olla tulekindlad, aeglaselt põlevad ja põlevad.
Tulekindlus on objekti võime taluda pikaajalist kokkupuudet kõrgete temperatuuridega ilma sellele järgneva sulamise ja deformatsioonita. Sõltuv alt tulekindluse tasemest võivad ained olla tulekindlad, tulekindlad ja sulavad.
Auru- ja gaasiläbilaskvus on materjalide füüsikaline omadus lasta rõhu all õhugaase või veeauru läbi iseenda.
Keemilised omadused
Keemilisi omadusi nimetatakse omadusteks, mis kirjeldavad materjalide võimet reageerida keskkonnamõjudele, mis põhjustavad muutusi nende keemilises struktuuris. Lisaks hõlmavad need omadused ka aineid iseloomustavad mõjud teiste objektide struktuuridele. Keemiliste omaduste seisukoh alt iseloomustavad materjale lahustuvuse, happe- ja leelisekindluse, gaasikindluse ja korrosioonikindluse tase.
Lahustuvus viitab aine võimele lahustuda vees, bensiinis, õlis, tärpentiinis ja muudes lahustites.
Happekindlus näitab materjali vastupidavuse tasetmineraal- ja orgaanilised happed.
Ainete tehnoloogilisel töötlemisel võetakse arvesse leelisekindlust, kuna see aitab ära tunda nende olemust.
Gaasitakistus iseloomustab objekti võimet taluda vastasmõju atmosfääri osaks olevate gaasidega.
Kasutades korrosioonivastast indeksit, saate teada, kui palju ainet võib väliskeskkonnaga kokkupuutest tulenev korrosioon hävitada.
Mehaanilised omadused
Mehaanilised omadused on materjalide reaktsioon neile rakendatavale mehaanilisele koormusele.
Materjalide füüsikalised ja mehaanilised omadused kattuvad sageli, kuid on mitmeid puht alt mehaanilisi omadusi. Mehaanika poolelt iseloomustavad aineid elastsus, tugevus, kõvadus, plastilisus, väsimus, rabedus jne.
Elastsus on kehade (tahke) võime seista vastu mõjudele, mille eesmärk on muuta nende mahtu või kuju. Kõrge elastsusväärtusega objekt on vastupidav mehaanilisele pingele ja suudab end ise parandada, naases pärast kokkupuute lõpetamist algsesse olekusse.
Tugevus näitab, kui vastupidav on materjali purunemisele. Selle maksimaalset väärtust konkreetse objekti jaoks nimetatakse tõmbetugevuseks. Plastilisus viitab ka tugevusnäitajatele. See on (tahketele ainetele iseloomulik) omadus muuta väljastpoolt lähtuvate jõudude mõjul pöördumatult oma välimust (deformeerida).
Väsimus on kumulatiivne protsess, mille käigus korduvate mehaaniliste löökide tulemusena suureneb materjali sisepinge tase. See tase tõuseb, kuni ületab elastsuse piiri, mistõttu materjal hakkab lagunema.
Üks levinumaid omadusi on kõvadus. See tähistab objekti vastupidavuse taset taandumisele.
Füüsikaliste omaduste määramise meetod
Materjali teatud füüsikaliste omaduste väljaselgitamiseks kasutatakse erinevaid meetodeid, millest igaüks on suunatud teatud näitaja uurimisele.
Materjaliproovi tiheduse määramiseks kasutatakse sageli hüdrostaatilist kaalumise meetodit. See hõlmab aine mahu mõõtmist selle väljatõrjutava vedeliku massi järgi. Tegelik tihedus arvutatakse matemaatiliselt, jagades objekti massi selle absoluutmahuga.
Katse veeimavuse määramiseks viiakse läbi mitmes etapis. Kõigepe alt kaalutakse materjalinäidis, mõõdetakse selle mõõtmed ja arvutatakse maht. Pärast seda kastetakse see 48 tunniks vette, et see vedelikuga küllastuda. 2 päeva pärast eemaldatakse proov veest ja kaalutakse kohe, misjärel arvutatakse matemaatiliselt materjali veeimavus.
Enamik materjalide füüsikaliste omaduste määramise meetodeid praktikas taandub spetsiaalsete valemite kasutamisele.
Keemiliste omaduste määramine
Ainete kõik keemilised põhiomadused määratakse tingimuste loomisega uuritava objekti interaktsiooniks erinevate reagentidega. Lahustuvuse määramiseks kasutatakse vett, õli, bensiini ja muid lahusteid. Oksüdatsioonitase ja vastuvõtlikkus korrosioonile määratakse erinevate oksüdeerivate ainete abil, mis soodustavad üldisi, hellitus- ja teradevahelisi reaktsioone.
Mehaaniliste omaduste määramine
Ainete mehaanilised omadused sõltuvad suuresti nende struktuurist, neile mõjuvatest jõududest, temperatuurist ja välisrõhust. Peaaegu kõik materjalide mehaanilised omadused tehakse kindlaks laboratoorsete katsete käigus. Lihtsamad neist on pinge, surve, vääne, laadimine ja painutamine. Nii määratakse näiteks materjali tõmbetugevus painutamisel ja kokkusurumisel hüdraulilise pressi abil.
Lisaks kasutatakse mehaaniliste omaduste määramisel ka spetsiaalseid valemeid, mis põhinevad sageli objekti massil ja selle mahul.
