สิ่งของรอบตัวทุกคนทำจากวัตถุดิบบางอย่าง ทำหน้าที่เป็นวัสดุที่หลากหลาย เพื่อที่จะใช้มันอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น อย่างแรกเลย คุณควรตรวจสอบคุณสมบัติและลักษณะโดยธรรมชาติของพวกมันอย่างถี่ถ้วน
ประเภททรัพย์สิน
ปัจจุบัน นักวิจัยได้ระบุคุณสมบัติของวัสดุสามประเภทหลัก:
- กายภาพ;
- เคมี;
- เครื่องกล
แต่ละอันอธิบายลักษณะเฉพาะของวัสดุเฉพาะ ในทางกลับกันก็สามารถนำมารวมกันได้ ตัวอย่างเช่น คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของวัสดุจะรวมกันเป็นคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
สมบัติทางกายภาพ
คุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุเป็นตัวกำหนดโครงสร้างของวัสดุ เช่นเดียวกับความสัมพันธ์กับกระบวนการใดๆ (ในลักษณะทางกายภาพ) ที่มาจากสภาพแวดล้อมภายนอก คุณสมบัติเหล่านี้สามารถเป็น:
- ลักษณะเฉพาะของโครงสร้างและลักษณะโครงสร้าง - จริง,ความหนาแน่นเฉลี่ยและมวลรวม ปิด, เปิดหรือความหนาแน่นทั้งหมด
- อุทกศาสตร์ (ตอบสนองต่อน้ำหรือน้ำค้างแข็ง) - การดูดซึมน้ำ การสูญเสียความชื้น ความชื้น ความต้านทานน้ำค้างแข็ง
- อุณหภูมิ (คุณสมบัติที่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของความร้อนหรือเย็น) - การนำความร้อน ความจุความร้อน ทนไฟ ทนไฟ ฯลฯ
ทั้งหมดหมายถึงคุณสมบัติทางกายภาพพื้นฐานของวัสดุและสาร
ลักษณะเฉพาะ
ความหนาแน่นที่แท้จริงคือสมบัติทางกายภาพของวัสดุ ซึ่งแสดงโดยอัตราส่วนของมวลของสารต่อปริมาตร ในกรณีนี้ วัตถุที่ทำการศึกษาต้องมีความหนาแน่นสัมบูรณ์ กล่าวคือ ไม่มีช่องว่างและรูขุมขน ความหนาแน่นเฉลี่ยเรียกว่าปริมาณทางกายภาพซึ่งกำหนดโดยอัตราส่วนของมวลของสารต่อปริมาตรที่อยู่ในอวกาศ เมื่อคำนวณคุณสมบัตินี้ ปริมาตรของวัตถุจะรวมรูพรุนและช่องว่างภายในและภายนอกทั้งหมด
สารหลวมมีลักษณะเฉพาะด้วยคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุเช่นความหนาแน่นรวม ปริมาตรของวัตถุที่จะศึกษานั้นไม่เพียงแต่รวมถึงความพรุนของวัสดุเท่านั้น แต่ยังรวมถึงช่องว่างที่เกิดขึ้นระหว่างองค์ประกอบของสารด้วย
ความพรุนของวัสดุเป็นค่าที่แสดงระดับการเติมปริมาตรทั้งหมดของสารที่มีรูพรุน
คุณสมบัติทางน้ำ
ผลกระทบจากการสัมผัสกับน้ำหรือน้ำค้างแข็งขึ้นอยู่กับระดับความหนาแน่นและความพรุนเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งส่งผลต่อระดับการดูดซึมน้ำการซึมผ่านของน้ำ ต้านทานความเย็นจัด การนำความร้อน เป็นต้น
การดูดซึมน้ำคือความสามารถของสารในการดูดซับและกักเก็บความชื้น ความพรุนระดับสูงมีบทบาทสำคัญในเรื่องนี้
การคืนความชื้นเป็นคุณสมบัติที่ตรงกันข้ามกับการดูดซึมน้ำ กล่าวคือ เป็นลักษณะเฉพาะของวัสดุจากด้านข้างของความชื้นที่คืนสู่สิ่งแวดล้อม ค่านี้มีบทบาทสำคัญในกระบวนการผลิตสารบางชนิด เช่น วัสดุก่อสร้างที่มีความชื้นสูงในระหว่างขั้นตอนการก่อสร้าง ต้องขอบคุณการปลดปล่อยความชื้น ทำให้พวกมันแห้งจนกว่าความชื้นจะเท่ากับสิ่งแวดล้อม
การดูดความชื้นเป็นคุณสมบัติที่ช่วยให้วัตถุดูดซับไอน้ำจากภายนอกได้ เช่น ไม้สามารถดูดซับความชื้นได้มาก ทำให้น้ำหนักเพิ่มขึ้น ลดแรง และเปลี่ยนขนาด
การหดตัวหรือการหดตัวเป็นคุณสมบัติทางน้ำของวัสดุ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการลดปริมาณและขนาดในระหว่างการทำให้แห้ง
การกันน้ำคือความสามารถของสารในการรักษาความแข็งแรงอันเนื่องมาจากความชื้น
การต้านทานการแข็งตัวของน้ำแข็งคือความสามารถของวัสดุที่อิ่มตัวด้วยน้ำเพื่อทนต่อการแช่แข็งและการละลายซ้ำๆ โดยไม่ลดระดับความแข็งแรงและการทำลายล้าง
คุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์
ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น คุณสมบัติดังกล่าวอธิบายถึงผลกระทบของการสัมผัสกับความร้อนหรือความเย็นต่อสารและวัสดุ
ค่าการนำความร้อนคือความสามารถของวัตถุในการถ่ายเทความร้อนจากพื้นผิวสู่พื้นผิวผ่านความหนา
ความจุความร้อนเป็นคุณสมบัติของสารที่ให้การดูดซับความร้อนจำนวนหนึ่งเมื่อถูกความร้อนและปล่อยความร้อนในปริมาณเท่ากันเมื่อถูกทำให้เย็น
ทนไฟเป็นคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุที่อธิบายความสามารถในการทนต่ออุณหภูมิสูงและของเหลวในไฟ ตามระดับการทนไฟ วัสดุและสารสามารถทนไฟ เผาไหม้ช้า และติดไฟได้
การหักเหของแสงคือความสามารถของวัตถุในการทนต่อการสัมผัสกับอุณหภูมิสูงเป็นเวลานานโดยไม่เกิดการหลอมเหลวและการเสียรูปตามมา สารสามารถเป็นวัสดุทนไฟ ทนไฟ และหลอมละลายได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับระดับการหักเหของแสง
การซึมผ่านของไอน้ำและก๊าซเป็นสมบัติทางกายภาพของวัสดุที่จะส่งก๊าซในอากาศหรือไอน้ำผ่านตัวเองภายใต้ความกดดัน
คุณสมบัติทางเคมี
คุณสมบัติทางเคมีเรียกว่าคุณสมบัติที่อธิบายความสามารถของวัสดุในการตอบสนองต่ออิทธิพลของสิ่งแวดล้อมที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างทางเคมี นอกจากนี้ คุณสมบัติเหล่านี้ยังรวมถึงการจำแนกลักษณะของสารในแง่ของอิทธิพลที่มีต่อโครงสร้างของวัตถุอื่นๆ จากมุมมองของคุณสมบัติทางเคมี วัสดุจะอธิบายโดยระดับความสามารถในการละลาย ความทนทานต่อกรดและด่าง ความต้านทานแก๊ส และการป้องกันการกัดกร่อน
ความสามารถในการละลายหมายถึงความสามารถของสารที่จะละลายในน้ำ น้ำมันเบนซิน น้ำมัน น้ำมันสน และตัวทำละลายอื่นๆ
การต้านทานกรดบ่งบอกถึงระดับการต้านทานของวัสดุต่อแร่ธาตุและกรดอินทรีย์
ความทนทานต่อด่างถูกนำมาพิจารณาในการประมวลผลทางเทคโนโลยีของสาร เนื่องจากช่วยให้รับรู้ถึงธรรมชาติของสารเหล่านั้น
ความต้านทานแก๊สแสดงถึงความสามารถของวัตถุในการต้านทานปฏิกิริยากับก๊าซที่เป็นส่วนหนึ่งของบรรยากาศ
การใช้ดัชนีป้องกันการกัดกร่อน คุณสามารถค้นหาว่าสารสามารถถูกทำลายจากการกัดกร่อนที่เกิดจากการสัมผัสกับสภาพแวดล้อมภายนอกได้มากน้อยเพียงใด
คุณสมบัติทางกล
คุณสมบัติทางกลคือปฏิกิริยาของวัสดุต่อโหลดทางกลที่ใช้กับพวกมัน
คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของวัสดุมักจะคาบเกี่ยวกัน แต่มีคุณสมบัติทางกลล้วนๆ อยู่จำนวนหนึ่ง จากด้านข้างของกลศาสตร์ สารมีลักษณะความยืดหยุ่น ความแข็งแรง ความแข็ง พลาสติก ความอ่อนล้า ความเปราะบาง ฯลฯ
ความยืดหยุ่นคือความสามารถของร่างกาย (แข็ง) ในการต่อต้านอิทธิพลที่มุ่งเป้าไปที่การเปลี่ยนปริมาตรหรือรูปร่าง วัตถุที่มีค่าความยืดหยุ่นสูงจะมีความทนทานต่อแรงเค้นเชิงกลและสามารถซ่อมแซมตัวเองได้ โดยจะกลับสู่สถานะเดิมหลังจากหยุดรับแสง
ความแข็งแรงบ่งบอกว่าวัสดุสามารถต้านทานการแตกหักได้เพียงใด ค่าสูงสุดของวัตถุนั้นเรียกว่าค่าความต้านทานแรงดึง ความเป็นพลาสติกยังหมายถึงตัวบ่งชี้ความแข็งแรง เป็นคุณสมบัติ (ลักษณะของของแข็ง) ที่จะเปลี่ยนรูปลักษณ์โดยไม่สามารถเพิกถอนได้ (ทำให้เสียรูป) ภายใต้อิทธิพลของแรงที่เล็ดลอดออกมาจากภายนอก
ความล้าเป็นกระบวนการสะสมซึ่งเป็นผลมาจากผลกระทบทางกลซ้ำๆ กัน ระดับความเค้นภายในของวัสดุจะเพิ่มขึ้น ระดับนี้จะเพิ่มขึ้นจนเกินขีดจำกัดยืดหยุ่น ทำให้วัสดุเริ่มพัง
คุณสมบัติทั่วไปอย่างหนึ่งคือความแข็ง แสดงถึงระดับความต้านทานของวัตถุต่อการเยื้อง
วิธีการกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพ
ในการค้นหาคุณสมบัติทางกายภาพบางอย่างของวัสดุ มีการใช้วิธีการต่างๆ ซึ่งแต่ละวิธีมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาตัวบ่งชี้บางอย่าง
ในการพิจารณาความหนาแน่นของตัวอย่างวัสดุ มักใช้วิธีชั่งน้ำหนักแบบไฮโดรสแตติก มันเกี่ยวข้องกับการวัดปริมาตรของสารด้วยมวลของของเหลวที่มันแทนที่ ความหนาแน่นที่แท้จริงคำนวณทางคณิตศาสตร์โดยการหารมวลของวัตถุด้วยปริมาตรสัมบูรณ์
การทดลองเพื่อกำหนดปริมาณการดูดซึมน้ำได้ดำเนินการในหลายขั้นตอน ประการแรก มีการชั่งน้ำหนักตัวอย่างวัสดุ วัดขนาด และคำนวณปริมาตร หลังจากนั้นนำไปแช่ในน้ำเป็นเวลา 48 ชั่วโมงเพื่อให้อิ่มตัวกับของเหลว หลังจากผ่านไป 2 วัน ตัวอย่างจะถูกลบออกจากน้ำและชั่งน้ำหนักทันที หลังจากนั้นจะคำนวณการดูดซึมน้ำของวัสดุทางคณิตศาสตร์
วิธีการส่วนใหญ่ในการพิจารณาคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุในทางปฏิบัติมาจากการใช้สูตรพิเศษ
การกำหนดคุณสมบัติทางเคมี
คุณสมบัติทางเคมีพื้นฐานทั้งหมดของสารถูกกำหนดโดยการสร้างเงื่อนไขสำหรับปฏิกิริยาของวัตถุที่ทำการศึกษากับรีเอเจนต์ต่างๆ เพื่อตรวจสอบความสามารถในการละลาย ใช้น้ำ น้ำมัน น้ำมันเบนซิน และตัวทำละลายอื่นๆ ระดับของการเกิดออกซิเดชันและความไวต่อการกัดกร่อนถูกกำหนดโดยใช้สารออกซิไดซ์ต่างๆ ที่ส่งเสริมปฏิกิริยาทั่วไป การลูบคลำ และปฏิกิริยาตามขอบเกรน
การกำหนดลักษณะทางกล
คุณสมบัติทางกลของสารส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับโครงสร้าง แรงที่กระทำ อุณหภูมิและความดันภายนอก ลักษณะทางกลเกือบทั้งหมดของวัสดุถูกกำหนดขึ้นในระหว่างการทดสอบในห้องปฏิบัติการ สิ่งที่ง่ายที่สุด ได้แก่ แรงตึง การอัด การบิด การโหลด และการดัด ตัวอย่างเช่น กำลังรับแรงดึงของวัสดุในการดัดและบีบอัดจะถูกกำหนดโดยใช้เครื่องอัดไฮดรอลิก
นอกจากนี้ เมื่อพิจารณาคุณสมบัติทางกล ยังใช้สูตรพิเศษ ซึ่งมักจะขึ้นอยู่กับมวลของวัตถุและปริมาตรของวัตถุ
