Qualsiasi materiale ha proprietà fisiche, meccaniche, termofisiche, di resistenza, chimiche, idrofisiche e molte altre. Ma in questo articolo analizzeremo in modo specifico il primo: le proprietà fisiche del materiale. Diamo una definizione, elenchiamo in modo specifico ciò che è nascosto sotto di essi e descriviamo anche in dettaglio ciascuna delle proprietà.
Definizione
Proprietà fisiche di un materiale: tutte le proprietà inerenti alle sostanze senza azione chimica su di esse.
Qualsiasi materiale rimane invariato (di per sé) in una condizione - fintanto che la sua composizione è invariata, così come la struttura delle sue molecole. Se la sostanza non è molecolare, la sua composizione e il legame tra gli atomi rimangono gli stessi. E già le differenze nelle proprietà fisiche e nelle altre caratteristiche del materiale aiutano a separare le miscele che lo compongono.
È anche importante sapere che le proprietà fisiche di un materiale possono essere diverse per i suoi vari materiali aggregati. Diciamo termico, elettrico, meccanico, fisico, otticole proprietà della materia dipendono dalla direzione scelta nel cristallo.
Riempi il termine
Le proprietà fisiche della materia includono:
- Viscosità.
- Punto di fusione.
- Densità.
- Punto di ebollizione.
- Conducibilità termica.
- Colore.
- Coerenza.
- Permeabilità dielettrica.
- Assorbimento.
- Capacità termica.
- Emissione.
- Radioattività.
- Induttanza.
- Ricci.
- Conducibilità elettrica.
E le proprietà fisiche del materiale sono principalmente rappresentate da quanto segue:
- Densità.
- Vuoto.
- Porosità.
- Igroscopicità.
- Permeabilità all'acqua.
- Ritorno di umidità.
- Assorbimento d'acqua.
- Resistente all'aria.
- Resistenza al gelo.
- Resistenza termica.
- Conducibilità termica.
- Ignifugo.
- Refrattarietà.
- Resistenza alle radiazioni.
- Resistenza chimica.
- Durata.
Le proprietà fisiche, chimiche e tecnologiche dei materiali sono ugualmente importanti. Ma analizzeremo la prima categoria in modo più dettagliato. Presentiamo le caratteristiche delle più importanti proprietà fisiche dei materiali strutturali.
Densità
Una delle proprietà più importanti nella scienza dei materiali. La densità è divisa in tre categorie:
- Vero. Massa per unità di volumemateriale considerato assolutamente denso.
- Media. Questa è già la massa di un'unità di volume allo stato naturale del materiale (con pori e vuoti). Pertanto, la densità media dei prodotti dello stesso materiale può essere diversa, a seconda del vuoto e della porosità.
- In blocco. Viene utilizzato per materiali sfusi: sabbia, pietrisco, cemento. Questo è il rapporto tra la massa dei materiali in polvere e granulari rispetto all'intero volume che occupano (nei calcoli è incluso anche lo spazio tra le particelle).
La densità del materiale influisce sulle sue caratteristiche tecnologiche: resistenza, conducibilità termica. Dipenderà direttamente dalla porosità e dall'umidità. Con l'aumento dell'umidità, rispettivamente, la densità aumenterà. Questo è anche un indicatore caratteristico per determinare il rapporto costo-efficacia del materiale.
Porosità
Tra le proprietà fisiche, tecnologiche e meccaniche dei materiali, la porosità non è l'ultima. Questo è il grado di riempimento del volume del prodotto con i pori.
In questo contesto, i pori sono le cellule più piccole piene di acqua o aria. Possono essere grandi o piccoli, aperti o chiusi. Se i piccoli pori, ad esempio, vengono riempiti d'aria, ciò aumenta le proprietà di isolamento termico del materiale. Il valore della porosità aiuta a giudicare altre caratteristiche importanti: durabilità, resistenza, assorbimento d'acqua, densità.
I pori aperti comunicano sia con l'ambiente che tra loro, possono essere riempiti artificialmente con acquaquando il materiale è immerso in un liquido. Di solito si alternano a quelli chiusi. Nei materiali fonoassorbenti, ad esempio, vengono create artificialmente porosità aperte e perforazioni, per un assorbimento più intenso dell'energia sonora.
La distribuzione e la dimensione dei pori chiusi è caratterizzata come segue:
- Curva integrale di distribuzione del volume dei pori per unità di volume lungo i loro raggi.
- Curva di distribuzione del volume dei pori differenziali.
Vuoto
Continuiamo a considerare le proprietà fisiche dei materiali (densità, resistenza al gelo e altro). Il prossimo è il vuoto. Questo è il nome del numero di vuoti che si formano tra i singoli granelli di materiale sciolto e friabile. Questa è pietrisco, sabbia, ecc.
Permeabilità all'acqua
La permeabilità all'acqua è la capacità di un materiale di rilasciare liquido quando si asciuga e di assorbire acqua quando è bagnato.
Durante lo studio delle proprietà fisiche dei materiali, è necessario prestare attenzione al fatto che la saturazione con l'acqua può avvenire in due modi: quando esposta a una sostanza allo stato liquido o quando esposta solo al suo vapore.
Da qui provengono altre due importanti proprietà: l'igroscopicità e l'assorbimento d'acqua.
Igroscopicità
Come viene determinata questa proprietà fisica dei materiali nella scienza dei materiali? Igroscopicità: la capacità di assorbire il vapore acqueo e tenerlo all'internoa causa della condensa capillare. Dipende direttamente dall'umidità relativa e dalla temperatura dell'aria, dalle dimensioni, dalla varietà e dal numero di pori della sostanza, dalla sua natura.
Se un materiale attrae attivamente molecole d'acqua con la sua superficie, allora viene chiamato idrofilo. Se il materiale, al contrario, li respinge da se stesso, allora si chiama idrofobo. Inoltre, alcuni materiali idrofili sono altamente solubili in acqua, mentre i materiali idrofobici resistono agli effetti dei mezzi acquosi.
Assorbimento d'acqua
Se parliamo brevemente delle proprietà fisiche dei materiali da costruzione, non possiamo non menzionare l'assorbimento d'acqua, la capacità di trattenere e assorbire liquidi. L'immobile è caratterizzato dal volume d'acqua assorbito da un materiale secco quando è completamente immerso in acqua. Espresso come percentuale della massa (materiale).
L'assorbimento d'acqua sarà inferiore alla vera porosità del prodotto, poiché un certo numero di pori al suo interno rimangono chiusi. Pertanto, varierà dal loro numero, volume, grado di apertura. Anche la natura del materiale e la sua idrofilia influenzeranno il valore.
A causa della saturazione del materiale con l'acqua, le sue altre proprietà fisiche a volte cambiano in modo significativo: conduttività termica e aumento della densità, aumento del volume (tipico per argilla, legno), diminuzione della forza per la rottura dei legami tra gli individui particelle.
Ritorno di umidità
Questa è la capacità di un materiale di rilasciare umidità nell'ambiente. Essere accesoaria, materie prime e prodotti mantengono la loro umidità solo in determinate condizioni - all'umidità relativa dell'aria di equilibrio. Se l'indicatore è al di sotto di questo valore, il materiale inizia a rilasciare umidità nell'atmosfera, ad asciugarsi.
La velocità di questo processo dipende da diversi fattori: dalla differenza tra l'umidità del materiale stesso e l'umidità dell'aria (maggiore è, più intensa è l'essiccazione), dalle proprietà del materiale stesso - la sua porosità, natura, idrofobicità. Quindi, una materia prima con pori grandi, idrofobica sarà più facile da dare liquido rispetto a un materiale idrofilo, con pori piccoli.
Resistenza dell'aria
La resistenza all'aria è la capacità di un materiale di resistere per lungo tempo ad essiccamenti e inumidimenti sistematici ripetuti senza perdita della sua densità meccanica e senza deformazioni significative.
Alcuni materiali iniziano a gonfiarsi quando periodicamente inumiditi, altri si restringono, altri si deformano troppo. Il legno, ad esempio, è soggetto a deformazioni alternate. Il cemento con frequenti essiccamenti all'umidità tende a scomporsi, a sgretolarsi.
Permeabilità all'acqua
Questa è una proprietà fisica: la capacità dei materiali di passare il liquido sotto pressione attraverso di essi. Si caratterizza per il volume d'acqua, che attraversa 1 metro quadrato in 1 ora. m di materiale sotto pressione di 1 MPa.
È importante notare che ci sono anche materiali completamente impermeabili. Si tratta di acciaio, bitume, vetro, i principali tipi di plastica.
Resistenza al gelo
Una proprietà fisica importante nelle re altà russe. Questo è il nome della capacità di un materiale saturo d'acqua di resistere a ripetuti congelamenti e scongelamenti alternati senza una significativa diminuzione della forza, la comparsa di segni visibili di distruzione.
La distruzione durante questo processo è spesso dovuta al fatto che durante il congelamento, l'acqua aumenta di volume di circa il 9%. Allo stesso tempo, la sua massima espansione durante il passaggio al ghiaccio si osserva a -4 °C. Quando si riempiono i pori del materiale con acqua, la sua espansione e il congelamento, le pareti dei pori subiscono danni significativi, che portano alla distruzione del materiale.
Di conseguenza, la resistenza al gelo determinerà il grado di saturazione dei pori con l'acqua, la sua densità. Sono materiali densi considerati resistenti al gelo. Dei porosi possono essere attribuiti a questa categoria solo quelli che si distinguono per una grande presenza di pori chiusi. O i cui pori non sono pieni d'acqua per più del 90%.
Le proprietà fisiche possono rappresentare importanti capacità dei materiali. Alcuni di loro li abbiamo già discussi in dettaglio nell'articolo. Questa è la capacità di resistere al freddo, riempimento ripetuto con acqua e essiccazione, trattenere, assorbire, rilasciare liquidi e altre importanti caratteristiche.
