Kaikilla materiaaleilla on fysikaalisia, mekaanisia, lämpöfysikaalisia, lujuus-, kemiallisia, hydrofysikaalisia ja monia muita ominaisuuksia. Mutta tässä artikkelissa analysoimme erityisesti ensimmäistä - materiaalin fysikaalisia ominaisuuksia. Annetaan määritelmä, luetellaan tarkasti, mitä niiden alla on piilotettu, ja kuvataan myös yksityiskohtaisesti jokainen ominaisuus.
Määritelmä
Materiaalin fysikaaliset ominaisuudet - kaikki ominaisuudet, jotka ovat aineille ominaisia ilman kemiallista vaikutusta niihin.
Kaikki materiaali pysyy muuttumattomana (itsensä) yhdessä ehdossa - niin kauan kuin sen koostumus ja sen molekyylien rakenne pysyvät muuttumattomina. Jos aine on ei-molekyylinen, sen koostumus ja atomien välinen sidos pysyvät samoina. Ja jo materiaalin fysikaalisten ja muiden ominaisuuksien erot auttavat erottamaan siitä koostuvat seokset.
On myös tärkeää tietää, että materiaalin fysikaaliset ominaisuudet voivat olla erilaisia sen eri kiviainesmateriaaleille. Sano lämpö, sähkö, mekaaninen, fyysinen, optinenaineen ominaisuudet riippuvat kiteen valitusta suunnasta.
Termin täyttäminen
Aineen fysikaalisia ominaisuuksia ovat:
- Viskositeetti.
- Sulamispiste.
- Tiheys.
- Kiehumispiste.
- Lämmönjohtavuus.
- Väri.
- Johdonmukaisuus.
- Dielektrinen läpäisevyys.
- Imeytyminen.
- Lämpökapasiteetti.
- Ongelma.
- Radioaktiivisuus.
- Induktanssi.
- Kihara.
- Sähkönjohtavuus.
Ja materiaalin fysikaalisia ominaisuuksia edustavat pääasiassa seuraavat:
- Tiheys.
- Tyhjyys.
- Huokoisuus.
- Hygroskooppisuus.
- Vedenläpäisevyys.
- Kosteuden palautus.
- Veden imeytyminen.
- Ilmanpitävä.
- Jäätymisenkestävyys.
- Lämpövastus.
- Lämmönjohtavuus.
- Palonsuoja.
- Tulenkestys.
- Säteilykestävyys.
- Kemiallinen kestävyys.
- Kestävyys.
Materiaalien fysikaaliset, kemialliset ja teknologiset ominaisuudet ovat yhtä tärkeitä. Mutta analysoimme ensimmäistä luokkaa yksityiskohtaisemmin. Esitellään rakennemateriaalien tärkeimpien fysikaalisten ominaisuuksien ominaisuudet.
Tiheys
Yksi materiaalitieteen tärkeimmistä ominaisuuksista. Tiheys on jaettu kolmeen luokkaan:
- Totta. Massa tilavuusyksikköä kohtimateriaalia, jota pidetään ehdottoman tiheänä.
- Keskiarvo. Tämä on jo tilavuusyksikön massa materiaalin luonnollisessa tilassa (huokosten ja aukkojen kanssa). Siten samasta materiaalista valmistettujen tuotteiden keskimääräinen tiheys voi olla erilainen - riippuen tyhjyydestä ja huokoisuudesta.
- Joukko. Sitä käytetään irtonaisiin materiaaleihin - se on hiekka, murskattu kivi, sementti. Tämä on jauhemaisten ja rakeisten materiaalien massan suhde koko niiden viemään tilavuuteen (hiukkasten välinen tila on myös otettu huomioon laskelmissa).
Materiaalin tiheys vaikuttaa sen teknisiin ominaisuuksiin - lujuuteen, lämmönjohtavuuteen. Se riippuu suoraan huokoisuudesta ja kosteudesta. Kun kosteus kasvaa, tiheys kasvaa. Tämä on myös tunnusomainen indikaattori materiaalin kustannustehokkuuden määrittämisessä.
Huokoisuus
Materiaalien fysikaalisista, teknologisista ja mekaanisista ominaisuuksista huokoisuus ei ole viimeinen. Tämä on aste, jolla tuotteen tilavuus täyttyy huokosilla.
Tässä yhteydessä huokoset ovat pienimmät vedellä tai ilmalla täytetyt solut. Ne voivat olla suuria tai pieniä, avoimia tai suljettuja. Jos esimerkiksi pienet huokoset täytetään ilmalla, tämä lisää materiaalin lämmöneristysominaisuuksia. Huokoisuuden arvo auttaa arvioimaan muita tärkeitä ominaisuuksia - kestävyyttä, lujuutta, veden imeytymistä, tiheyttä.
Avoimet huokoset kommunikoivat sekä ympäristön että toistensa kanssa, voidaan täyttää keinotekoisesti vedelläkun materiaali on upotettu nesteeseen. Yleensä vuorottele suljettujen kanssa. Esimerkiksi ääntä vaimentavissa materiaaleissa avoin huokoisuus ja rei'itys luodaan keinotekoisesti - äänienergian intensiivisempään imeytymiseen.
Suljetun huokosjakauman ja koon luonnehditaan seuraavasti:
- Huokostilavuuden jakauma kokonaiskäyrä tilavuusyksikköä kohti niiden säteitä pitkin.
- Differentiaalinen huokostilavuuden jakautumiskäyrä.
Tyhjyys
Otamme edelleen huomioon materiaalien fyysiset ominaisuudet (tiheys, pakkaskestävyys ja muut). Seuraava on tyhjyys. Tämä on irtonaisen, murenevan materiaalin yksittäisten rakeiden väliin muodostuvien onteloiden lukumäärän nimi. Tämä on kivimurskaa, hiekkaa jne.
Vedenläpäisevyys
Vedenläpäisevyys on materiaalin kykyä vapauttaa nestettä sen kuivuessaan ja imeä vettä märkänä.
Materiaalien fysikaalisia ominaisuuksia tutkiessa on kiinnitettävä huomiota siihen, että kyllästyminen vedellä voi tapahtua kahdella tavalla: joutuessaan alttiiksi nestemäiselle aineelle tai joutuessaan alttiiksi vain sen höyrylle.
Tästä tulee kaksi muuta tärkeää ominaisuutta - hygroskooppisuus ja veden imeytyminen.
Hygroskooppisuus
Miten tämä materiaalien fyysinen ominaisuus määritetään materiaalitieteessä? Hygroskooppisuus - kyky imeä vesihöyryä ja pitää ne sisälläjohtuen kapillaari kondensaatiosta. Se riippuu suoraan ilman suhteellisesta kosteudesta ja lämpötilasta, aineen koosta, lajikkeesta ja huokosten lukumäärästä, sen luonteesta.
Jos materiaali vetää pinnallaan aktiivisesti puoleensa vesimolekyylejä, sitä kutsutaan hydrofiiliseksi. Jos materiaali päinvastoin hylkii ne itsestään, sitä kutsutaan hydrofobiseksi. Lisäksi jotkin hydrofiiliset materiaalit liukenevat hyvin veteen, kun taas hydrofobiset materiaalit kestävät vesipitoisten väliaineiden vaikutuksia.
Veden imeytyminen
Jos puhumme lyhyesti rakennusmateriaalien fysikaalisista ominaisuuksista, emme voi olla mainitsematta veden imeytymistä - kykyä pitää ja imeä nestettä. Kiinteistölle on ominaista veden määrä, jonka kuiva materiaali imee, kun se on kokonaan upotettu veteen. Ilmaistu prosentteina massasta (materiaalista).
Veden imeytyminen on pienempi kuin tuotteen todellinen huokoisuus, koska tietty määrä huokosista jää kiinni. Siksi se vaihtelee niiden lukumäärästä, tilavuudesta ja avoimuusasteesta. Materiaalin luonne, sen hydrofiilisyys vaikuttavat myös arvoon.
Materiaalin vedellä kyllästymisen seurauksena sen muut fysikaaliset ominaisuudet muuttuvat joskus merkittävästi: lämmönjohtavuus ja tiheys kasvavat, tilavuus kasvaa (tyypillisesti savelle, puulle), lujuus vähenee yksittäisten sidosten hajoamisen vuoksi. hiukkasia.
Kosteuden palautus
Tämä on materiaalin kyky vapauttaa kosteutta ympäristöön. päälläilma, raaka-aineet ja tuotteet säilyttävät kosteutensa vain tietyissä olosuhteissa - suhteellisessa tasapainokosteudessa. Jos indikaattori on tämän arvon alapuolella, materiaali alkaa vapauttaa kosteutta ilmakehään ja kuivua.
Tämän prosessin nopeus riippuu useista tekijöistä: itse materiaalin kosteuden ja ilman kosteuden välisestä erosta (mitä suurempi se on, sitä voimakkaammin kuivuu), materiaalin ominaisuuksista itse - sen huokoisuus, luonne, hydrofobisuus. Joten raaka-aineesta, jossa on suuret huokoset, hydrofobinen, on helpompi antaa nestettä kuin hydrofiilinen materiaali, jossa on pienet huokoset.
Ilmanvastus
Ilmanvastus on materiaalin kyky kestää toistuvaa systemaattista kuivaamista ja kostutusta pitkän ajan ilman, että sen mekaaninen tiheys heikkenee ja ilman merkittävää muodonmuutosta.
Jotkin materiaalit alkavat turvota ajoittain kostutettuina, osa kutistuu, osa vääntyy liikaa. Esimerkiksi puu altistuu vaihteleville muodonmuutoksille. Usein kosteuskuivuva sementti pyrkii hajoamaan, murentumaan.
Vedenläpäisevyys
Tämä on fyysinen ominaisuus – materiaalien kyky siirtää paineen alaista nestettä läpi. Sille on ominaista veden tilavuus, joka kulkee 1 neliömetrin läpi 1 tunnissa. m materiaalia 1 MPa paineen alaisena.
On tärkeää huomata, että on myös täysin vedenpitäviä materiaaleja. Näitä ovat teräs, bitumi, lasi, tärkeimmät muovityypit.
Jäätymisenkestävyys
Tärkeä fyysinen omaisuus Venäjän todellisuudessa. Tämä on nimi vedellä kyllästetyn materiaalin kyvylle kestää toistuvaa vuorotellen jäätymistä ja sulattamista ilman merkittävää lujuuden heikkenemistä, näkyvien tuhoutumismerkkien ilmaantumista.
Tämän prosessin aikana tapahtuva tuhoutuminen johtuu usein siitä, että jäätyessään veden tilavuus kasvaa noin 9 %. Samaan aikaan sen suurin laajeneminen jääksi siirtymisen jälkeen havaitaan -4 °C:ssa. Kun materiaalin huokoset täytetään vedellä, sen laajeneminen ja jäätyminen, huokosten seinämät vaurioituvat merkittävästi, mikä johtaa materiaalin tuhoutumiseen.
Vastaavasti pakkaskestävyys määrää huokosten kyllästymisasteen vedellä ja sen tiheyden. Se on tiheää materiaalia, jota pidetään pakkasenkestävänä. Huokoisista vain ne, jotka erottuvat suuresta suljettujen huokosten läsnäolosta, voidaan katsoa kuuluvan tähän luokkaan. Tai joiden huokoset ovat enintään 90 % täynnä vettä.
Fysikaaliset ominaisuudet voivat edustaa materiaalien tärkeitä kykyjä. Joitakin niistä olemme jo keskustelleet yksityiskohtaisesti artikkelissa. Tämä on kyky kestää kylmää, toistuvaa vedellä täyttämistä ja kuivaamista, säilyttää, imeä, vapauttaa nestettä ja muita tärkeitä ominaisuuksia.
