วัสดุใดๆ ก็ตามที่มีคุณสมบัติทางกายภาพ ทางกล อุณหพลศาสตร์ ความแข็งแรง เคมี ไฮโดรฟิสิกส์ และคุณสมบัติอื่นๆ อีกมากมาย แต่ในบทความนี้เราจะวิเคราะห์เฉพาะคุณสมบัติแรก - คุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุ ให้คำจำกัดความ ระบุสิ่งที่ซ่อนไว้โดยเฉพาะ และอธิบายคุณสมบัติแต่ละอย่างอย่างละเอียด
คำจำกัดความ
คุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุ - คุณสมบัติทั้งหมดที่มีอยู่ในสารที่ไม่มีปฏิกิริยาทางเคมี
วัสดุใดๆ ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง (โดยตัวมันเอง) ภายใต้เงื่อนไขเดียว - ตราบใดที่องค์ประกอบไม่เปลี่ยนแปลง เช่นเดียวกับโครงสร้างของโมเลกุล ถ้าสารนั้นไม่มีโมเลกุล องค์ประกอบและพันธะระหว่างอะตอมจะยังคงเหมือนเดิม และแล้วความแตกต่างในคุณสมบัติทางกายภาพและลักษณะอื่น ๆ ของวัสดุก็ช่วยในการแยกส่วนผสมที่ประกอบด้วยมัน
สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุอาจแตกต่างกันไปสำหรับวัสดุรวมต่างๆ ความร้อน, ไฟฟ้า, เครื่องกล, กายภาพ, ออปติคัลคุณสมบัติของสสารขึ้นอยู่กับทิศทางที่เลือกในผลึก
การเติมคำ
คุณสมบัติทางกายภาพของสสาร ได้แก่:
- ความหนืด
- จุดหลอมเหลว
- ความหนาแน่น
- จุดเดือด
- การนำความร้อน
- สี
- สม่ำเสมอ
- การซึมผ่านของอิเล็กทริก
- การดูดซึม
- ความจุความร้อน.
- ปัญหา
- กัมมันตภาพรังสี
- ตัวเหนี่ยวนำ
- ขด
- การนำไฟฟ้า
และคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุส่วนใหญ่จะเป็นตัวแทนดังต่อไปนี้:
- ความหนาแน่น
- ความว่างเปล่า
- ความพรุน
- ดูดความชื้น
- การซึมผ่านของน้ำ
- คืนความชุ่มชื้น
- การดูดซึมน้ำ
- ทนอากาศ
- ต้านทานน้ำค้างแข็ง
- ต้านทานความร้อน
- การนำความร้อน
- สารหน่วงไฟ
- การหักเหของแสง
- ต้านทานรังสี
- ทนต่อสารเคมี
- ความทนทาน
คุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และเทคโนโลยีของวัสดุมีความสำคัญเท่าเทียมกัน แต่เราจะวิเคราะห์หมวดหมู่แรกโดยละเอียดยิ่งขึ้น มานำเสนอคุณสมบัติทางกายภาพที่สำคัญที่สุดของวัสดุโครงสร้างกัน
ความหนาแน่น
คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของวัสดุศาสตร์ ความหนาแน่นแบ่งออกเป็นสามประเภท:
- จริง. มวลต่อหน่วยปริมาตรวัสดุที่ถือว่าหนาแน่นอย่างแน่นอน
- เฉลี่ย. นี่เป็นมวลของปริมาตรหน่วยในสภาพธรรมชาติของวัสดุอยู่แล้ว (มีรูพรุนและช่องว่าง) ดังนั้นความหนาแน่นเฉลี่ยของผลิตภัณฑ์จากวัสดุเดียวกันอาจแตกต่างกัน - ขึ้นอยู่กับความว่างเปล่าและความพรุน
- จำนวนมาก ใช้สำหรับวัสดุหลวม - เป็นทราย, หินบด, ซีเมนต์ นี่คืออัตราส่วนของมวลของวัสดุที่เป็นผงและเม็ดต่อปริมาตรทั้งหมดที่พวกมันครอบครอง (ช่องว่างระหว่างอนุภาคจะรวมอยู่ในการคำนวณด้วย)
ความหนาแน่นของวัสดุส่งผลต่อลักษณะทางเทคโนโลยี - ความแข็งแรง การนำความร้อน ขึ้นอยู่กับความพรุนและความชื้นโดยตรง ด้วยความชื้นที่เพิ่มขึ้นตามลำดับความหนาแน่นจะเพิ่มขึ้น นี่เป็นตัวบ่งชี้ลักษณะเฉพาะสำหรับการพิจารณาความคุ้มค่าของวัสดุ
ความพรุน
ในคุณสมบัติทางกายภาพ เทคโนโลยี และทางกลของวัสดุ ความพรุนไม่ใช่สิ่งสุดท้าย นี่คือระดับของการเติมปริมาตรของผลิตภัณฑ์ที่มีรูพรุน
ในบริบทนี้ รูขุมขนเป็นเซลล์ที่เล็กที่สุดที่เต็มไปด้วยน้ำหรืออากาศ พวกเขาสามารถใหญ่หรือเล็กเปิดหรือปิด ตัวอย่างเช่น หากรูพรุนเล็กๆ เต็มไปด้วยอากาศ จะเป็นการเพิ่มคุณสมบัติของฉนวนกันความร้อนของวัสดุ ค่าความพรุนช่วยตัดสินลักษณะสำคัญอื่นๆ - ความทนทาน ความแข็งแรง การดูดซึมน้ำ ความหนาแน่น
รูขุมขนกว้างสื่อสารกับทั้งสิ่งแวดล้อมและซึ่งกันและกันสามารถเติมน้ำเทียมได้เมื่อวัสดุถูกแช่ในของเหลว มักจะสลับกับแบบปิด ในวัสดุดูดซับเสียง ตัวอย่างเช่น เปิดรูพรุนและการเจาะทะลุ - เพื่อการดูดซับพลังงานเสียงที่เข้มข้นยิ่งขึ้น
การกระจายและขนาดรูขุมขนที่ปิดมีลักษณะดังนี้:
- เส้นโค้งปริพันธ์ของการกระจายปริมาตรรูพรุนต่อปริมาตรหน่วยตามรัศมี
- เส้นโค้งการกระจายปริมาตรของรูพรุนต่างกัน
ความว่างเปล่า
เรายังคงพิจารณาคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุ (ความหนาแน่น ความต้านทานความเย็น และอื่นๆ) ต่อไปคือความว่างเปล่า นี่คือชื่อของจำนวนช่องว่างที่ก่อตัวขึ้นระหว่างเมล็ดพืชที่หลวมและร่วน นี่คือหินบด ทราย ฯลฯ
การซึมผ่านของน้ำ
การซึมผ่านของน้ำคือความสามารถของวัสดุที่จะปล่อยของเหลวเมื่อแห้งและดูดซับน้ำเมื่อเปียก
ในระหว่างการศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุ คุณต้องให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าความอิ่มตัวของน้ำสามารถเกิดขึ้นได้สองวิธี: เมื่อสัมผัสกับสารในสถานะของเหลวหรือเมื่อสัมผัสกับเฉพาะไอ.
คุณสมบัติสำคัญอีกสองประการจากที่นี่ คือ การดูดความชื้นและการดูดซับน้ำ
ดูดความชื้น
คุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุนี้กำหนดในวัสดุศาสตร์อย่างไร? Hygroscopicity - ความสามารถในการดูดซับไอน้ำและเก็บไว้ภายในเนื่องจากการควบแน่นของเส้นเลือดฝอย ขึ้นอยู่กับความชื้นสัมพัทธ์และอุณหภูมิของอากาศโดยตรง ขนาด ความหลากหลาย และจำนวนรูพรุนของสาร ธรรมชาติ
หากวัสดุดึงดูดโมเลกุลของน้ำด้วยพื้นผิวอย่างแข็งขัน ก็จะเรียกว่าชอบน้ำ ในทางกลับกัน หากวัสดุผลักออกจากตัวมันเอง ก็จะเรียกว่าไม่ชอบน้ำ นอกจากนี้ วัสดุที่ชอบน้ำบางชนิดสามารถละลายได้ดีในน้ำ ในขณะที่วัสดุที่ไม่เข้ากับน้ำจะต้านทานผลกระทบของตัวกลางที่เป็นน้ำ
การดูดซึมน้ำ
หากเราพูดสั้นๆ เกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุก่อสร้าง เราจะไม่พลาดที่จะพูดถึงการดูดซับน้ำ - ความสามารถในการกักเก็บและดูดซับของเหลว คุณสมบัตินี้มีลักษณะเฉพาะโดยปริมาตรของน้ำที่ดูดซับโดยวัสดุแห้งเมื่อจุ่มลงในน้ำจนหมด แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของมวล (วัสดุ)
การดูดซึมน้ำจะน้อยกว่าความพรุนที่แท้จริงของผลิตภัณฑ์ เนื่องจากรูพรุนจำนวนหนึ่งยังคงปิดอยู่ ดังนั้นมันจะแตกต่างกันไปตามจำนวน ปริมาตร ระดับการเปิดกว้าง ธรรมชาติของวัสดุ ความชอบน้ำ จะส่งผลต่อมูลค่าด้วย
เนื่องจากความอิ่มตัวของวัสดุกับน้ำ คุณสมบัติทางกายภาพอื่นๆ ในบางครั้งจึงเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ: ค่าการนำความร้อนและความหนาแน่นเพิ่มขึ้น ปริมาณเพิ่มขึ้น (โดยทั่วไปสำหรับดินเหนียว ไม้) ความแข็งแรงลดลงเนื่องจากการสลายพันธะระหว่างบุคคล อนุภาค
คืนความชุ่มชื้น
นี่คือความสามารถของวัสดุที่จะปล่อยความชื้นสู่สิ่งแวดล้อม กำลังอยู่อากาศ วัตถุดิบ และผลิตภัณฑ์จะรักษาความชื้นไว้ได้ภายใต้สภาวะบางประการเท่านั้น - ที่ความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศที่สมดุล หากตัวบ่งชี้ต่ำกว่าค่านี้ แสดงว่าวัสดุเริ่มปล่อยความชื้นสู่บรรยากาศ เพื่อทำให้แห้ง
ความเร็วของกระบวนการนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ: ขึ้นกับความแตกต่างระหว่างความชื้นของวัสดุเองและความชื้นในอากาศ (ยิ่งมาก ยิ่งแห้งมาก) กับคุณสมบัติของวัสดุ ตัวเอง - ความพรุน, ธรรมชาติ, ความไม่ชอบน้ำ ดังนั้นวัตถุดิบที่มีรูพรุนขนาดใหญ่แบบไม่ชอบน้ำจะให้ของเหลวได้ง่ายกว่าวัสดุที่ชอบน้ำซึ่งมีรูพรุนขนาดเล็ก
แรงต้านอากาศ
แรงต้านของอากาศคือความสามารถของวัสดุในการทนต่อการทำให้แห้งและการทำให้ชื้นอย่างเป็นระบบซ้ำๆ เป็นเวลานานโดยไม่สูญเสียความหนาแน่นทางกล และไม่มีการเสียรูปอย่างมีนัยสำคัญ
วัสดุบางชนิดเริ่มบวมเมื่อชุบน้ำเป็นระยะ บางตัวหดตัว บางตัวบิดงอมากเกินไป ตัวอย่างเช่น ไม้อาจมีการเสียรูปสลับกัน ปูนซิเมนต์ที่มีการอบแห้งด้วยความชื้นบ่อยๆ มีแนวโน้มที่จะแตกและแตกเป็นเสี่ยงๆ
การซึมผ่านของน้ำ
นี่คือคุณสมบัติทางกายภาพ - ความสามารถของวัสดุในการส่งของเหลวภายใต้แรงกดดันผ่านพวกมัน มีลักษณะเป็นปริมาตรน้ำที่ไหลผ่าน 1 ตารางเมตรใน 1 ชั่วโมง m ของวัสดุภายใต้แรงกดดัน 1 MPa
โปรดทราบว่ายังมีวัสดุกันน้ำได้อย่างสมบูรณ์อีกด้วย เหล่านี้เป็นเหล็ก น้ำมันดิน แก้ว พลาสติกประเภทหลัก
ต้านทานน้ำค้างแข็ง
สมบัติทางกายภาพที่สำคัญในความเป็นจริงของรัสเซีย นี่คือชื่อของความสามารถของวัสดุที่อิ่มตัวด้วยน้ำเพื่อทนต่อการแช่แข็งและละลายสลับกันซ้ำแล้วซ้ำอีกโดยไม่ลดความแข็งแรงลงอย่างเห็นได้ชัดการปรากฏตัวของสัญญาณการทำลายล้างที่มองเห็นได้
การทำลายล้างระหว่างกระบวนการนี้มักเกิดจากการที่เมื่อแช่แข็ง ปริมาณน้ำจะเพิ่มขึ้นประมาณ 9% ในเวลาเดียวกัน จะสังเกตเห็นการขยายตัวสูงสุดเมื่อเปลี่ยนเป็นน้ำแข็งที่อุณหภูมิ -4 °C เมื่อเติมน้ำลงในรูพรุนของวัสดุ การขยายตัวและการแช่แข็ง ผนังรูพรุนจะได้รับความเสียหายอย่างมาก ซึ่งนำไปสู่การทำลายวัสดุ
ดังนั้นการต้านทานน้ำค้างแข็งจะเป็นตัวกำหนดระดับความอิ่มตัวของรูขุมขนด้วยน้ำ ความหนาแน่นของมัน เป็นวัสดุที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งถือว่าทนต่อความเย็นจัด ในกลุ่มนี้มีรูพรุนเฉพาะรูพรุนที่มีรูพรุนขนาดใหญ่เท่านั้นที่สามารถนำมาประกอบกับหมวดหมู่นี้ได้ หรือรูขุมขนที่มีน้ำไม่เกิน 90%
คุณสมบัติทางกายภาพแสดงถึงความสามารถที่สำคัญของวัสดุ เราได้พูดถึงรายละเอียดบางส่วนแล้วในบทความ นี่คือความสามารถในการทนต่อความเย็น เติมน้ำซ้ำแล้วซ้ำอีก และทำให้แห้ง กักเก็บ ดูดซับ ปล่อยของเหลวและลักษณะสำคัญอื่นๆ
