Igal materjalidel on füüsikalised, mehaanilised, termofüüsikalised, tugevuse, keemilised, hüdrofüüsikalised ja paljud muud omadused. Kuid selles artiklis analüüsime konkreetselt esimest - materjali füüsikalisi omadusi. Anname määratluse, loetleme konkreetselt, mis nende all on peidetud, ja kirjeldame üksikasjalikult kõiki omadusi.
Definitsioon
Materjali füüsikalised omadused – kõik omadused, mis on ainetele omased, ilma nende keemilise toimeta.
Iga materjal jääb muutumatuks (iseenesest) ühel tingimusel – seni, kuni selle koostis ja ka molekulide struktuur ei muutu. Kui aine on mittemolekulaarne, jääb selle koostis ja aatomitevaheline side samaks. Ja juba materjali füüsikaliste omaduste ja muude omaduste erinevused aitavad eraldada sellest koosnevaid segusid.
Samuti on oluline teada, et materjali füüsikalised omadused võivad selle erinevate täitematerjalide puhul olla erinevad. Öelge termiline, elektriline, mehaaniline, füüsiline, optilineaine omadused sõltuvad valitud suunast kristallis.
Termini täitmine
Aine füüsikaliste omaduste hulka kuuluvad:
- Viskoossus.
- Sulamistemperatuur.
- Tihedus.
- Keemistemperatuur.
- Soojusjuhtivus.
- Värv.
- Järjepidevus.
- Dielektriline läbilaskvus.
- Imendumine.
- Soojusvõimsus.
- probleem.
- Radioaktiivsus.
- Induktiivsus.
- Curl.
- Elektrijuhtivus.
Ja materjali füüsikalisi omadusi esindavad peamiselt järgmised:
- Tihedus.
- Tühjus.
- Poorsus.
- Hügroskoopsus.
- Vee läbilaskvus.
- Niiskuse tagastus.
- Veeimavus.
- Õhukindel.
- Külmakindlus.
- Soojustakistus.
- Soojusjuhtivus.
- Tuleaeglusti.
- Tulekindlus.
- Kiirguskindlus.
- Keemiline vastupidavus.
- Vastupidavus.
Materjalide füüsikalised, keemilised ja tehnoloogilised omadused on võrdselt olulised. Kuid me analüüsime esimest kategooriat üksikasjalikum alt. Toome välja konstruktsioonimaterjalide olulisemate füüsikaliste omaduste tunnused.
Tihedus
Üks olulisemaid omadusi materjaliteaduses. Tihedus on jagatud kolme kategooriasse:
- Tõsi. Mass mahuühiku kohtamaterjal, mida peetakse absoluutselt tihedaks.
- Keskmine. See on juba ruumalaühiku mass materjali loomulikus olekus (koos pooride ja tühikutega). Seega võib samast materjalist toodete keskmine tihedus olla erinev – olenev alt tühimusest ja poorsusest.
- Hulgi. Seda kasutatakse lahtiste materjalide jaoks - see on liiv, killustik, tsement. See on pulbriliste ja granuleeritud materjalide massi ja nende kogumahu suhe (arvutustes on kaasatud ka osakeste vaheline ruum).
Materjali tihedus mõjutab selle tehnoloogilisi omadusi – tugevust, soojusjuhtivust. See sõltub otseselt poorsusest ja niiskusest. Niiskuse suurenemisega suureneb tihedus. See on ka iseloomulik näitaja materjali kuluefektiivsuse määramisel.
Poorsus
Materjalide füüsikaliste, tehnoloogiliste ja mehaaniliste omaduste hulgas pole poorsus viimane. See on toote mahu pooridega täitmise aste.
Selles kontekstis on poorid väikseimad vee või õhuga täidetud rakud. Need võivad olla suured või väikesed, avatud või suletud. Kui näiteks väikesed poorid täidetakse õhuga, suurendab see materjali soojusisolatsiooni omadusi. Poorsuse väärtus aitab hinnata teisi olulisi omadusi – vastupidavus, tugevus, veeimavus, tihedus.
Avatud poorid suhtlevad nii keskkonnaga kui ka omavahel, saab kunstlikult veega täitakui materjal on vedelikku sukeldatud. Tavaliselt vaheldumisi kinnistega. Näiteks helisummutavates materjalides tekitatakse kunstlikult avatud poorsus ja perforatsioon – helienergia intensiivsemaks neeldumiseks.
Suletud pooride jaotust ja suurust iseloomustatakse järgmiselt:
- Pooride ruumala ruumalaühiku jaotumise integraalkõver piki nende raadiusi.
- Diferentsiaalne pooride mahu jaotuskõver.
Tühjus
Me jätkame materjalide füüsikaliste omaduste (tihedus, külmakindlus ja muud) arvessevõtmist. Järgmine on tühjus. See on lahtise, mureneva materjali üksikute terade vahele tekkivate tühimike arvu nimi. See on killustik, liiv jne.
Vee läbilaskvus
Vee läbilaskvus on materjali võime kuivatamisel vedelikku vabastada ja märjana vett imada.
Materjalide füüsikaliste omaduste uurimisel peate pöörama tähelepanu asjaolule, et veega küllastumine võib toimuda kahel viisil: kokkupuutel ainega vedelas olekus või kokkupuutel ainult selle aurudega..
Siit tuleneb veel kaks olulist omadust – see on hügroskoopsus ja veeimavus.
Hügroskoopsus
Kuidas määratakse seda materjalide füüsikalist omadust materjaliteaduses? Hügroskoopsus – võime neelata veeauru ja hoida neid seeskapillaaride kondenseerumise tõttu. See sõltub otseselt õhu suhtelisest niiskusest ja temperatuurist, aine suurusest, mitmekesisusest ja pooride arvust, selle olemusest.
Kui materjal tõmbab oma pinnaga aktiivselt veemolekule ligi, nimetatakse seda hüdrofiilseks. Kui materjal, vastupidi, tõrjub neid iseendast, nimetatakse seda hüdrofoobseks. Lisaks on mõned hüdrofiilsed materjalid vees hästi lahustuvad, samas kui hüdrofoobsed materjalid peavad vastu vesikeskkonna mõjudele.
Veeimavus
Kui rääkida lühid alt ehitusmaterjalide füüsikalistest omadustest, siis ei saa mainimata jätta ka veeimavust – võimet hoida ja imada vedelikku. Seda omadust iseloomustab veekogus, mille kuiv materjal imab, kui see on täielikult vette kastetud. Väljendatuna protsendina massist (materjalist).
Veeimavus on väiksem kui toote tegelik poorsus, kuna teatud hulk poore selles jääb suletuks. Seetõttu erineb see nende arvust, mahust, avatuse astmest. Väärtust mõjutavad ka materjali iseloom ja hüdrofiilsus.
Materjali veega küllastumise tagajärjel muutuvad mõnikord oluliselt selle teised füüsikalised omadused: suureneb soojusjuhtivus ja tihedus, suureneb maht (tüüpiline savile, puidule), tugevus väheneb üksikute sidemete lagunemise tõttu. osakesed.
Niiskuse tagastus
See on materjali võime eraldada keskkonda niiskust. peal olemineõhk, tooraine ja tooted säilitavad oma niiskuse ainult teatud tingimustel - suhtelise tasakaalu õhuniiskuse korral. Kui indikaator on sellest väärtusest madalam, hakkab materjal atmosfääri niiskust eraldama ja kuivama.
Selle protsessi kiirus sõltub mitmest tegurist: materjali enda niiskuse ja õhuniiskuse erinevusest (mida suurem see on, seda intensiivsem kuivamine), materjali omadustest ise – selle poorsus, olemus, hüdrofoobsus. Seega on suurte pooridega, hüdrofoobset toorainet kergem vedelikku anda kui väikeste pooridega hüdrofiilset materjali.
Õhutakistus
Õhutakistus on materjali võime taluda pikka aega korduvat süstemaatilist kuivatamist ja niisutamist ilma mehaanilist tihedust kaotamata, samuti ilma olulise deformatsioonita.
Mõned materjalid hakkavad perioodiliselt niisutamisel paisuma, mõned tõmbuvad kokku, mõned kõverduvad liiga palju. Näiteks puit on allutatud vahelduvatele deformatsioonidele. Sagedase niiskuskuivamisega tsement kipub lagunema, murenema.
Vee läbilaskvus
See on füüsikaline omadus – materjalide võime rõhu all vedelikku läbi lasta. Seda iseloomustab vee maht, mis läbib 1 ruutmeetri 1 tunni jooksul. m materjali rõhu all 1 MPa.
Oluline on märkida, et on ka täiesti veekindlaid materjale. Need on teras, bituumen, klaas, peamised plastiliigid.
Külmakindlus
Oluline füüsiline omadus Venemaa tegelikkuses. Nii nimetatakse veega küllastunud materjali võimet taluda korduvat vahelduvat külmutamist ja sulatamist ilma tugevuse olulise vähenemiseta, nähtavate hävimismärkide ilmnemiseta.
Selle protsessi käigus hävimine on sageli tingitud asjaolust, et külmumisel suureneb vee maht umbes 9%. Samal ajal täheldatakse selle suurimat paisumist jääle üleminekul temperatuuril -4 °C. Materjali pooride veega täitmisel, selle paisumisel ja külmumisel saavad pooride seinad märkimisväärset kahju, mis viib materjali hävimiseni.
Seega määrab külmakindlus pooride veega küllastumise astme ja selle tiheduse. See on tihe materjal, mida peetakse külmakindlaks. Poorsetest võib sellesse kategooriasse omistada ainult need, mida iseloomustab suur suletud pooride olemasolu. Või mille poorid ei ole rohkem kui 90% vett täis.
Füüsikalised omadused võivad esindada materjalide olulisi omadusi. Mõnda neist oleme juba artiklis üksikasjalikult arutanud. See on võime taluda külma, korduvat veega täitmist ja kuivatamist, säilitada, imada, vabastada vedelikku ja muid olulisi omadusi.
