Jakýkoli z materiálů má fyzikální, mechanické, termofyzikální, pevnostní, chemické, hydrofyzikální a mnoho dalších vlastností. V tomto článku si ale konkrétně rozebereme první – fyzikální vlastnosti materiálu. Uveďme definici, vyjmenujme konkrétně, co se pod nimi skrývá, a také podrobně popišme každou z vlastností.
Definice
Fyzikální vlastnosti materiálu – všechny vlastnosti, které jsou vlastní látkám bez chemického působení na ně.
Jakýkoli materiál zůstává nezměněn (sám o sobě) za jedné podmínky – pokud se nezmění jeho složení, stejně jako struktura jeho molekul. Pokud je látka nemolekulární, její složení a vazba mezi atomy zůstávají stejné. A již rozdíly ve fyzikálních vlastnostech a dalších charakteristikách materiálu pomáhají oddělovat směsi z něj sestávající.
Je také důležité vědět, že fyzikální vlastnosti materiálu se mohou u různých agregátových materiálů lišit. Řekněme tepelné, elektrické, mechanické, fyzikální, optickévlastnosti hmoty závisí na zvoleném směru v krystalu.
Vyplnění termínu
Fyzikální vlastnosti hmoty zahrnují:
- Viskozita.
- Bod tání.
- Hustota.
- Bod varu.
- Tepelná vodivost.
- Barva.
- Konzistence.
- Dielektrická propustnost.
- Absorpce.
- Tepelná kapacita.
- Problém.
- Radioaktivita.
- Indukčnost.
- Curl.
- Elektrická vodivost.
Fyzikální vlastnosti materiálu reprezentují především následující:
- Hustota.
- Prázdnota.
- Pórovitost.
- Hygroskopicita.
- Propustnost vody.
- Vrácení vlhkosti.
- Absorpce vody.
- Vzduch odolný.
- Mrazuvzdornost.
- Tepelný odpor.
- Tepelná vodivost.
- Retardér hoření.
- Žáruvzdornost.
- Odolnost vůči záření.
- Chemická odolnost.
- Trvalost.
Fyzikální, chemické a technologické vlastnosti materiálů jsou stejně důležité. První kategorii si ale rozebereme podrobněji. Pojďme si představit charakteristiky nejdůležitějších fyzikálních vlastností konstrukčních materiálů.
Hustota
Jedna z nejdůležitějších vlastností ve vědě o materiálech. Hustota je rozdělena do tří kategorií:
- Pravda. Hmotnost na jednotku objemumateriál, který je považován za absolutně hustý.
- Průměr. To je již hmotnost jednotky objemu v přirozeném stavu materiálu (s póry a dutinami). Průměrná hustota produktů ze stejného materiálu se tedy může lišit - v závislosti na pórovitosti a pórovitosti.
- Hromadně. Používá se na sypké materiály - je to písek, drť, cement. Toto je poměr hmotnosti práškových a granulovaných materiálů k celému objemu, který zabírají (ve výpočtech je také zahrnut prostor mezi částicemi).
Hustota materiálu ovlivňuje jeho technologické vlastnosti - pevnost, tepelnou vodivost. Bude přímo záviset na pórovitosti a vlhkosti. S rostoucí vlhkostí, respektive hustota se bude zvyšovat. Toto je také charakteristický ukazatel pro stanovení nákladové efektivity materiálu.
Pórovitost
Mezi fyzikálními, technologickými a mechanickými vlastnostmi materiálů není pórovitost poslední. Toto je stupeň vyplnění objemu produktu póry.
V tomto kontextu jsou póry nejmenší buňky naplněné vodou nebo vzduchem. Mohou být velké nebo malé, otevřené nebo uzavřené. Pokud jsou například malé póry vyplněny vzduchem, zvyšuje se tím tepelně izolační vlastnosti materiálu. Hodnota pórovitosti pomáhá posoudit další důležité vlastnosti - odolnost, pevnost, nasákavost, hustotu.
Otevřené póry komunikují jak s okolím, tak mezi sebou, lze je uměle zaplnit vodoukdyž je materiál ponořen do kapaliny. Obvykle se střídají s uzavřenými. U materiálů pohlcujících zvuk je například uměle vytvořena otevřená pórovitost a perforace - pro intenzivnější absorpci zvukové energie.
Distribuce a velikost uzavřených pórů je charakterizována následovně:
- Integrální křivka distribuce objemu pórů na jednotku objemu podél jejich poloměrů.
- Křivka diferenciální distribuce objemu pórů.
Prázdnota
Nadále zvažujeme fyzikální vlastnosti materiálů (hustotu, mrazuvzdornost a další). Další je prázdnota. Toto je název počtu dutin, které se tvoří mezi jednotlivými zrny sypkého, drobivého materiálu. Toto je drcený kámen, písek atd.
Propustnost vody
Propustnost vody je schopnost materiálu uvolňovat kapalinu, když schne, a absorbovat vodu, když je vlhký.
Při studiu fyzikálních vlastností materiálů je třeba věnovat pozornost skutečnosti, že k nasycení vodou může docházet dvěma způsoby: při vystavení látce v kapalném stavu nebo při vystavení pouze její páře.
Odtud pocházejí dvě další důležité vlastnosti – to je hygroskopicita a absorpce vody.
Hygroskopicita
Jak se tato fyzikální vlastnost materiálů určuje ve vědě o materiálech? Hygroskopicita - schopnost absorbovat vodní páry a udržet je uvnitřv důsledku kapilární kondenzace. Přímo závisí na relativní vlhkosti a teplotě vzduchu, velikosti, rozmanitosti a počtu pórů látky, její povaze.
Pokud materiál svým povrchem aktivně přitahuje molekuly vody, pak se nazývá hydrofilní. Pokud je materiál naopak od sebe odpuzuje, pak se nazývá hydrofobní. Některé hydrofilní materiály jsou navíc vysoce rozpustné ve vodě, zatímco hydrofobní materiály odolávají účinkům vodných médií.
Absorpce vody
Mluvíme-li krátce o fyzikálních vlastnostech stavebních materiálů, nemůžeme nezmínit absorpci vody - schopnost zadržovat a absorbovat kapalinu. Vlastnost je charakterizována objemem vody absorbované suchým materiálem, když je zcela ponořen do vody. Vyjádřeno jako procento hmotnosti (materiálu).
Absorpce vody bude nižší než skutečná pórovitost produktu, protože určitý počet pórů v něm zůstane uzavřený. Proto se bude lišit od jejich počtu, objemu, stupně otevřenosti. Povaha materiálu, jeho hydrofilita také ovlivní hodnotu.
V důsledku nasycení materiálu vodou se někdy výrazně mění jeho další fyzikální vlastnosti: vzrůstá tepelná vodivost a hustota, zvětšuje se objem (typické pro hlínu, dřevo), klesá pevnost v důsledku rozpadu vazeb mezi jednotlivými částice.
Vrácení vlhkosti
Toto je schopnost materiálu uvolňovat vlhkost do prostředí. Být zapnutývzduch, suroviny a výrobky si zachovávají vlhkost jen za určitých podmínek - při relativní rovnovážné vlhkosti vzduchu. Pokud je indikátor pod touto hodnotou, materiál začne uvolňovat vlhkost do atmosféry a vysychat.
Rychlost tohoto procesu závisí na několika faktorech: na rozdílu mezi vlhkostí samotného materiálu a vlhkostí vzduchu (čím větší, tím intenzivnější sušení), na vlastnostech materiálu sám o sobě - jeho poréznost, povaha, hydrofobnost. Takže surovina s velkými póry, hydrofobní, bude snazší dát kapalinu než hydrofilní materiál s malými póry.
Odpor vzduchu
Odolnost vůči vzduchu je schopnost materiálu odolávat opakovanému systematickému vysychání a navlhčování po dlouhou dobu bez ztráty jeho mechanické hustoty a také bez výrazné deformace.
Některé materiály začnou při pravidelném navlhčování bobtnat, některé se smršťují, některé se příliš kroutí. Dřevo je například vystaveno střídavým deformacím. Cement s častým vysycháním vlhkostí má tendenci se rozpadat, drobit.
Propustnost vody
Jedná se o fyzikální vlastnost – schopnost materiálů jimi procházet kapalinou pod tlakem. Vyznačuje se objemem vody, který projde 1 metr čtvereční za 1 hodinu. m materiálu pod tlakem 1 MPa.
Je důležité si uvědomit, že existují také zcela voděodolné materiály. Jedná se o ocel, bitumen, sklo, hlavní typy plastů.
Mrazuvzdornost
Důležitá fyzická vlastnost v ruské realitě. Tak se nazývá schopnost materiálu nasyceného vodou odolávat opakovanému střídavému zmrazování a rozmrazování bez výrazného poklesu pevnosti, vzniku viditelných známek destrukce.
Zničení během tohoto procesu je často způsobeno tím, že při zamrzání voda zvětší svůj objem asi o 9%. Jeho největší expanze při přechodu do ledu je přitom pozorována při -4 °C. Při plnění pórů materiálu vodou, jeho rozpínání a zamrzání dochází k výraznému poškození stěn pórů, což vede k destrukci materiálu.
V souladu s tím mrazuvzdornost určí stupeň nasycení pórů vodou, jejich hustotu. Jsou to husté materiály, které jsou považovány za mrazuvzdorné. Z porézních lze do této kategorie přiřadit pouze ty, které se vyznačují velkou přítomností uzavřených pórů. Nebo jejichž póry nejsou z více než 90 % plné vody.
Fyzikální vlastnosti mohou představovat důležité schopnosti materiálů. Některé z nich jsme již podrobně rozebrali v článku. Jedná se o schopnost odolávat chladu, opakovanému plnění vodou a sušení, zadržovat, absorbovat, uvolňovat kapalinu a další důležité vlastnosti.
