לכל אחד מהחומרים יש תכונות פיזיקליות, מכניות, תרמופיזיקליות, חוזקות, כימיות, הידרופיזיות ועוד רבות אחרות. אבל במאמר זה ננתח במיוחד את הראשון - התכונות הפיזיקליות של החומר. בואו ניתן הגדרה, נפרט ספציפית מה מסתתר מתחתם, וגם נתאר בפירוט כל אחד מהנכסים.
הגדרה
תכונות פיזיות של חומר - כל התכונות הטבועות בחומרים ללא פעולה כימית עליהם.
כל חומר נשאר ללא שינוי (בעצמו) בתנאי אחד - כל עוד הרכבו אינו משתנה, כמו גם מבנה המולקולות שלו. אם החומר אינו מולקולרי, הרכבו והקשר בין האטומים נשארים זהים. וכבר ההבדלים בתכונות הפיזיקליות ושאר המאפיינים של החומר עוזרים להפריד בין תערובות המורכבות ממנו.
חשוב גם לדעת שהתכונות הפיזיקליות של חומר יכולות להיות שונות עבור חומרי המצטבר השונים שלו. נגיד תרמי, חשמלי, מכני, פיזי, אופטיתכונות החומר תלויות בכיוון הנבחר בגביש.
מילוי המונח
המאפיינים הפיזיים של החומר כוללים:
- צמיגות.
- נקודת התכה.
- צפיפות.
- נקודת רתיחה.
- מוליכות תרמית.
- צבע.
- עקביות.
- חדירות דיאלקטרית.
- ספיגה.
- קיבולת חום.
- בעיה.
- רדיואקטיביות.
- השראות.
- Curl.
- מוליכות חשמלית.
והתכונות הפיזיקליות של החומר מיוצגות בעיקר על ידי הדברים הבאים:
- צפיפות.
- ריקנות.
- Porosity.
- היגרוסקופיות.
- חדירות מים.
- החזרת לחות.
- ספיגת מים.
- עמיד באוויר.
- התנגדות לכפור.
- התנגדות תרמית.
- מוליכות תרמית.
- מעכב אש.
- עקשנות.
- התנגדות לקרינה.
- התנגדות כימית.
- עמידות.
התכונות הפיזיקליות, הכימיות והטכנולוגיות של חומרים חשובות לא פחות. אבל ננתח את הקטגוריה הראשונה ביתר פירוט. בואו נציג את המאפיינים של התכונות הפיזיקליות החשובות ביותר של חומרים מבניים.
Density
אחד המאפיינים החשובים ביותר במדעי החומרים. הצפיפות מחולקת לשלוש קטגוריות:
- נכון. מסה ליחידת נפחחומר שנחשב צפוף לחלוטין.
- ממוצע. זו כבר המסה של יחידת נפח במצב הטבעי של החומר (עם נקבוביות וחללים). לפיכך, הצפיפות הממוצעת של מוצרים מאותו חומר עשויה להיות שונה - בהתאם לריק ולנקבוביות.
- בכמות גדולה. הוא משמש לחומרים רופפים - זה חול, אבן כתוש, מלט. זהו היחס בין מסת החומרים האבקתיים והגרגיריים לכל הנפח שהם תופסים (גם המרווח בין החלקיקים נכלל בחישובים).
צפיפות החומר משפיעה על המאפיינים הטכנולוגיים שלו - חוזק, מוליכות תרמית. זה יהיה תלוי ישירות בנקבוביות ולחות. עם הגדלת הלחות, בהתאמה, הצפיפות תגדל. זהו גם אינדיקטור אופייני לקביעת עלות-תועלת של החומר.
Porosity
בין התכונות הפיזיקליות, הטכנולוגיות והמכניות של חומרים, נקבוביות היא לא האחרונה. זוהי מידת מילוי נפח המוצר בנקבוביות.
בהקשר זה, נקבוביות הן התאים הקטנים ביותר המלאים במים או באוויר. הם יכולים להיות גדולים או קטנים, פתוחים או סגורים. אם נקבוביות קטנות, למשל, מלאות באוויר, הדבר מגדיל את תכונות הבידוד התרמי של החומר. הערך של נקבוביות עוזר לשפוט מאפיינים חשובים אחרים - עמידות, חוזק, ספיגת מים, צפיפות.
נקבוביות פתוחות מתקשרות הן עם הסביבה והן זו עם זו, ניתן למלא באופן מלאכותי במיםכאשר החומר טובל בנוזל. בדרך כלל מתחלפים בסגורים. בחומרים בולעי קול, למשל, נוצרים באופן מלאכותי נקבוביות פתוחה וניקוב - לבליעה אינטנסיבית יותר של אנרגיית קול.
הפצה וגודל נקבוביות סגורות מאופיינים באופן הבא:
- עקומה אינטגרלית של התפלגות נפח הנקבוביות ליחידת נפח לאורך הרדיוסים שלהם.
- עקומת חלוקת נפח נקבוביות דיפרנציאלית.
ריקנות
אנו ממשיכים לשקול את התכונות הפיזיקליות של חומרים (צפיפות, עמידות לכפור ואחרים). הדבר הבא הוא ריקנות. זהו השם של מספר החללים שנוצרים בין גרגרים בודדים של חומר רופף ומתפורר. זה אבן כתוש, חול וכו'.
חדירות מים
חדירות מים היא היכולת של חומר לשחרר נוזל כשהוא מתייבש ולספוג מים כשהוא רטוב.
במהלך לימוד התכונות הפיזיקליות של חומרים, עליך לשים לב לעובדה שרוויה במים יכולה להתרחש בשתי דרכים: כאשר נחשפים לחומר במצב נוזלי או כאשר נחשפים לאדים שלו בלבד..
מכאן מגיעים שני מאפיינים חשובים נוספים - זו היגרוסקופיות וספיגת מים.
היגרוסקופיות
איך תכונה פיזית זו של חומרים נקבעת במדעי החומרים? היגרוסקופיות - היכולת לספוג אדי מים ולשמור אותם בפניםעקב עיבוי נימי. זה תלוי ישירות בלחות היחסית ובטמפרטורה של האוויר, בגודל, במגוון ובמספר הנקבוביות של החומר, בטבעו.
אם חומר מושך באופן פעיל מולקולות מים עם פני השטח שלו, אז הוא נקרא הידרופילי. אם החומר, להיפך, דוחה אותם מעצמו, אז זה נקרא הידרופובי. בנוסף, חלק מהחומרים הידרופיליים מסיסים מאוד במים, בעוד חומרים הידרופוביים עמידים בפני ההשפעות של מדיה מימית.
ספיגת מים
אם נדבר בקצרה על התכונות הפיזיקליות של חומרי בניין, אי אפשר שלא להזכיר את ספיגת המים – היכולת להחזיק ולספוג נוזלים. הנכס מאופיין בנפח המים הנספגים בחומר יבש כשהוא שקוע כולו במים. מבוטא כאחוז מהמסה (חומר).
ספיגת המים תהיה פחותה מהנקבוביות האמיתית של המוצר, מכיוון שמספר מסוים של נקבוביות בו נשארות סגורות. לכן, זה ישתנה ממספרם, נפחם, מידת הפתיחות שלהם. אופי החומר, ההידרופיליות שלו תשפיע גם על הערך.
כתוצאה מרוויה של החומר במים, תכונותיו הפיזיקליות האחרות משתנות לפעמים באופן משמעותי: מוליכות תרמית וצפיפות עולות, נפח גדל (אופייני לחימר, עץ), חוזק פוחת עקב פירוק הקשרים בין יחידים. חלקיקים.
החזרת לחות
זו היכולת של חומר לשחרר לחות לסביבה. להיות עלאוויר, חומרי גלם ומוצרים שומרים על לחותם רק בתנאים מסוימים - בלחות אוויר בשיווי משקל יחסי. אם המחוון מתחת לערך זה, החומר מתחיל לשחרר לחות לאטמוספירה, להתייבש.
מהירות התהליך הזה תלויה במספר גורמים: בהבדל בין הלחות של החומר עצמו ללחות האוויר (ככל שהיא גדולה יותר, הייבוש חזק יותר), בתכונות החומר. עצמו - הנקבוביות, הטבע, ההידרופוביות שלו. אז, חומר גלם עם נקבוביות גדולות, הידרופובי יהיה קל יותר לתת נוזל מאשר חומר הידרופילי, עם נקבוביות קטנות.
התנגדות אוויר
התנגדות אוויר היא יכולתו של חומר לעמוד בייבוש והרטבה שיטתית חוזרת ונשנית לאורך זמן ללא אובדן של הצפיפות המכנית שלו, וכן ללא עיוות משמעותי.
חלק מהחומרים מתחילים להתנפח כשהם מרטיבים מעת לעת, חלק מתכווצים, חלק מתעוותים יותר מדי. עץ, למשל, נתון לעיוותים מתחלפים. מלט עם ייבוש לחות תכוף נוטה להתפרק, להתפורר.
חדירות מים
זהו תכונה פיזיקלית - היכולת של חומרים להעביר דרכם נוזל בלחץ. הוא מאופיין בנפח המים, שעובר ב-1 מטר מרובע בשעה. מ' של חומר בלחץ של 1 MPa.
חשוב לציין שיש גם חומרים אטומים לחלוטין למים. אלה הם פלדה, ביטומן, זכוכית, סוגי הפלסטיק העיקריים.
התנגדות לכפור
נכס פיזי חשוב במציאות הרוסית. זהו שמה של יכולתו של חומר רווי מים לעמוד בהקפאה והפשרה חוזרות ונשנות ללא ירידה משמעותית בחוזק, הופעת סימני הרס גלויים.
ההרס במהלך תהליך זה נובע לרוב מהעובדה שבעת הקפאה, המים גדלים בנפחם בכ-9%. במקביל, ההתפשטות הגדולה ביותר שלו עם המעבר לקרח נצפית ב-4 מעלות צלזיוס. בעת מילוי נקבוביות החומר במים, התרחבותו והקפאתו, דופנות הנקבוביות חווים נזק משמעותי, המוביל להרס החומר.
בהתאם לכך, עמידות לכפור תקבע את מידת הרוויה של הנקבוביות במים, את צפיפותן. זה חומרים צפופים שנחשבים עמידים לכפור. מבין הנקבוביות, ניתן לייחס לקטגוריה זו רק את אלו הנבדלים בנוכחות גדולה של נקבוביות סגורות. או שהנקבוביות שלו מלאות לא יותר מ-90% במים.
מאפיינים פיזיים יכולים לייצג יכולות חשובות של חומרים. על כמה מהם כבר דנו בפירוט במאמר. זוהי היכולת לעמוד במילוי קר, חוזר במים וייבוש, לשמור, לספוג, לשחרר נוזלים ומאפיינים חשובים נוספים.
