Akýkoľvek z materiálov má fyzikálne, mechanické, termofyzikálne, pevnostné, chemické, hydrofyzikálne a mnohé ďalšie vlastnosti. V tomto článku si ale konkrétne rozoberieme prvý – fyzikálne vlastnosti materiálu. Uveďme definíciu, vymenujme konkrétne, čo sa pod nimi skrýva, a tiež podrobne popíšme každú z vlastností.
Definícia
Fyzikálne vlastnosti materiálu – všetky vlastnosti, ktoré sú vlastné látkam bez chemického pôsobenia na ne.
Akýkoľvek materiál zostáva nezmenený (sám o sebe) za jednej podmienky – pokiaľ sa nezmení jeho zloženie, ako aj štruktúra jeho molekúl. Ak je látka nemolekulárna, jej zloženie a väzba medzi atómami zostávajú rovnaké. A už rozdiely vo fyzikálnych vlastnostiach a iných charakteristikách materiálu pomáhajú oddeľovať zmesi, ktoré sa z neho skladajú.
Je tiež dôležité vedieť, že fyzikálne vlastnosti materiálu sa môžu líšiť pre rôzne agregátové materiály. Povedzme tepelné, elektrické, mechanické, fyzikálne, optickévlastnosti hmoty závisia od zvoleného smeru v kryštáli.
Vyplnenie výrazu
Fyzikálne vlastnosti hmoty zahŕňajú:
- Viskozita.
- Teplota topenia.
- Hustota.
- Bod varu.
- Tepelná vodivosť.
- Farba.
- Konzistencia.
- Dielektrická priepustnosť.
- Absorpcia.
- Tepelná kapacita.
- Problém.
- Rádioaktivita.
- Indukčnosť.
- Curl.
- Elektrická vodivosť.
Fyzikálne vlastnosti materiálu sú reprezentované najmä nasledujúcim:
- Hustota.
- Prázdnota.
- Pórovitosť.
- Hygroskopickosť.
- Priepustnosť vody.
- Vrátenie vlhkosti.
- Absorpcia vody.
- Vzduchová odolnosť.
- Mrazuvzdornosť.
- Tepelný odpor.
- Tepelná vodivosť.
- Spomalovač horenia.
- Žiaruvzdornosť.
- Odolnosť voči žiareniu.
- Chemická odolnosť.
- Trvalosť.
Fyzikálne, chemické a technologické vlastnosti materiálov sú rovnako dôležité. Prvú kategóriu si však rozoberieme podrobnejšie. Poďme si predstaviť charakteristiky najdôležitejších fyzikálnych vlastností konštrukčných materiálov.
Hustota
Jedna z najdôležitejších vlastností vo vede o materiáloch. Hustota je rozdelená do troch kategórií:
- Pravda. Hmotnosť na jednotku objemumateriál, ktorý sa považuje za absolútne hustý.
- Priemer. Toto je už hmotnosť jednotky objemu v prirodzenom stave materiálu (s pórmi a dutinami). Priemerná hustota výrobkov z rovnakého materiálu sa teda môže líšiť - v závislosti od pórovitosti a pórovitosti.
- Hromadné. Používa sa na sypké materiály - je to piesok, drvený kameň, cement. Toto je pomer hmotnosti práškových a zrnitých materiálov k celému objemu, ktorý zaberajú (priestor medzi časticami je tiež zahrnutý vo výpočtoch).
Hustota materiálu ovplyvňuje jeho technologické vlastnosti - pevnosť, tepelnú vodivosť. Bude priamo závisieť od pórovitosti a vlhkosti. So zvyšujúcou sa vlhkosťou, respektíve hustota sa zvýši. Toto je tiež charakteristický ukazovateľ na určenie nákladovej efektívnosti materiálu.
Pórovitosť
V rámci fyzikálnych, technologických a mechanických vlastností materiálov nie je pórovitosť posledná. Toto je stupeň vyplnenia objemu produktu pórmi.
V tomto kontexte sú póry najmenšie bunky naplnené vodou alebo vzduchom. Môžu byť veľké alebo malé, otvorené alebo zatvorené. Ak sa vzduchom naplnia napríklad malé póry, zvýši sa tým tepelnoizolačné vlastnosti materiálu. Hodnota pórovitosti pomáha posúdiť ďalšie dôležité charakteristiky - odolnosť, pevnosť, absorpciu vody, hustotu.
Otvorené póry komunikujú s okolím aj medzi sebou, môžu byť umelo naplnené vodoukeď je materiál ponorený do kvapaliny. Zvyčajne sa striedajú s uzavretými. Napríklad v materiáloch pohlcujúcich zvuk je umelo vytvorená otvorená pórovitosť a perforácia - pre intenzívnejšiu absorpciu zvukovej energie.
Distribúcia a veľkosť uzavretých pórov je charakterizovaná nasledovne:
- Integrálna krivka distribúcie objemu pórov na jednotku objemu pozdĺž ich polomerov.
- Krivka distribúcie objemu pórov.
Prázdnota
Naďalej zvažujeme fyzikálne vlastnosti materiálov (hustotu, mrazuvzdornosť a iné). Ďalším je prázdnota. Toto je názov počtu dutín, ktoré sa tvoria medzi jednotlivými zrnkami sypkého, drobivého materiálu. Toto je drvený kameň, piesok atď.
Priepustnosť vody
Vodopriepustnosť je schopnosť materiálu uvoľňovať kvapalinu, keď schne, a absorbovať vodu, keď je vlhký.
Pri štúdiu fyzikálnych vlastností materiálov je potrebné venovať pozornosť skutočnosti, že nasýtenie vodou môže prebiehať dvoma spôsobmi: pri vystavení látke v kvapalnom stave alebo pri vystavení iba jej pare.
Odtiaľto pochádzajú dve ďalšie dôležité vlastnosti – hygroskopickosť a absorpcia vody.
Hygroskopickosť
Ako sa táto fyzikálna vlastnosť materiálov určuje vo vede o materiáloch? Hygroskopickosť - schopnosť absorbovať vodné pary a udržiavať ich vo vnútriv dôsledku kapilárnej kondenzácie. Priamo závisí od relatívnej vlhkosti a teploty vzduchu, veľkosti, rozmanitosti a počtu pórov látky, jej povahy.
Ak materiál aktívne priťahuje molekuly vody svojim povrchom, potom sa nazýva hydrofilný. Ak ich materiál naopak od seba odpudzuje, potom sa nazýva hydrofóbny. Okrem toho sú niektoré hydrofilné materiály vysoko rozpustné vo vode, zatiaľ čo hydrofóbne materiály odolávajú účinkom vodných médií.
Absorpcia vody
Ak v krátkosti hovoríme o fyzikálnych vlastnostiach stavebných materiálov, nemôžeme nespomenúť absorpciu vody – schopnosť zadržiavať a absorbovať tekutinu. Vlastnosť je charakterizovaná objemom vody absorbovanej suchým materiálom, keď je úplne ponorený do vody. Vyjadrené ako percento hmotnosti (materiálu).
Absorpcia vody bude nižšia ako skutočná pórovitosť produktu, pretože určitý počet pórov v ňom zostane uzavretý. Preto sa bude líšiť od ich počtu, objemu, stupňa otvorenosti. Povaha materiálu, jeho hydrofilnosť tiež ovplyvní hodnotu.
V dôsledku nasýtenia materiálu vodou sa niekedy výrazne zmenia jeho ďalšie fyzikálne vlastnosti: zväčšuje sa tepelná vodivosť a hustota, zväčšuje sa objem (typické pre hlinu, drevo), pevnosť klesá v dôsledku rozpadu väzieb medzi jednotlivými častice.
Vrátenie vlhkosti
Toto je schopnosť materiálu uvoľňovať vlhkosť do prostredia. Byť zapnutývzduch, suroviny a výrobky si zachovávajú svoju vlhkosť len za určitých podmienok - pri relatívnej rovnovážnej vlhkosti vzduchu. Ak je indikátor pod touto hodnotou, materiál začne uvoľňovať vlhkosť do atmosféry, aby vysychal.
Rýchlosť tohto procesu závisí od viacerých faktorov: od rozdielu medzi vlhkosťou samotného materiálu a vlhkosťou vzduchu (čím je väčšia, tým je sušenie intenzívnejšie), od vlastností materiálu sám o sebe - jeho pórovitosť, povaha, hydrofóbnosť. Takže surovina s veľkými pórmi, hydrofóbna, bude ľahšie dať tekutinu ako hydrofilná látka s malými pórmi.
Odpor vzduchu
Odolnosť voči vzduchu je schopnosť materiálu dlhodobo odolávať opakovanému systematickému vysychaniu a zvlhčovaniu bez straty jeho mechanickej hustoty, ako aj bez výraznejšej deformácie.
Niektoré materiály pri pravidelnom navlhčení začnú napučiavať, niektoré sa zmršťujú, niektoré sa príliš krútia. Drevo je napríklad vystavené striedavým deformáciám. Cement s častým vysychaním vlhkosťou má tendenciu lámať sa, drobiť sa.
Priepustnosť vody
Ide o fyzikálnu vlastnosť – schopnosť materiálov prechádzať cez ne kvapalinu pod tlakom. Vyznačuje sa objemom vody, ktorý prejde 1 m2 za 1 hodinu. m materiálu pod tlakom 1 MPa.
Je dôležité poznamenať, že existujú aj úplne vodeodolné materiály. Sú to oceľ, bitúmen, sklo, hlavné typy plastov.
Mrazuvzdornosť
Dôležitá fyzická vlastnosť v ruskej realite. Toto je názov schopnosti materiálu nasýteného vodou odolávať opakovanému striedavému zmrazovaniu a rozmrazovaniu bez výrazného poklesu pevnosti, objavenia sa viditeľných známok deštrukcie.
Zničenie počas tohto procesu je často spôsobené tým, že pri zamrznutí voda zväčší svoj objem asi o 9%. Zároveň sa jeho najväčšia expanzia pri prechode na ľad pozoruje pri -4 °C. Pri plnení pórov materiálu vodou, jej rozťahovaní a zamrznutí dochádza k výraznému poškodeniu stien pórov, čo vedie k deštrukcii materiálu.
Podľa toho mrazuvzdornosť určí stupeň nasýtenia pórov vodou, ich hustotu. Sú to husté materiály, ktoré sa považujú za mrazuvzdorné. Z poréznych možno do tejto kategórie priradiť iba tie, ktoré sa vyznačujú veľkou prítomnosťou uzavretých pórov. Alebo ktorých póry nie sú z viac ako 90 % plné vody.
Fyzikálne vlastnosti môžu predstavovať dôležité schopnosti materiálov. Niektoré z nich sme už podrobne rozobrali v článku. Je to schopnosť odolávať chladu, opakovanému plneniu vodou a sušeniu, zadržiavať, absorbovať, uvoľňovať tekutinu a ďalšie dôležité vlastnosti.
