Kiekvienas daiktas, kuris supa žmogų, yra pagamintas iš tam tikros žaliavos. Jis tarnauja kaip įvairios medžiagos. Norėdami juos naudoti efektyviau, pirmiausia turėtumėte atidžiai išstudijuoti būdingas jų savybes ir charakteristikas.
Ypatybių tipai
Šiuo metu mokslininkai nustatė tris pagrindinius medžiagų savybių tipus:
- fizinis;
- cheminė;
- mechaninis.
Kiekvienas iš jų apibūdina tam tikras konkrečios medžiagos savybes. Savo ruožtu jas galima derinti, pavyzdžiui, medžiagų fizinės ir cheminės savybės sujungiamos į fizines ir chemines savybes.
Fizikinės savybės
Fizikinės medžiagų savybės apibūdina jų struktūrą, taip pat jų ryšį su bet kokiais (fizinio pobūdžio) procesais, atsirandančiais iš išorinės aplinkos. Šios savybės gali būti:
- Specialios konstrukcijos charakteristikos ir konstrukcinės charakteristikos – tiesa,vidutinis ir tūrinis tankis; uždaras, atviras arba bendras tankis.
- Hidrofizinis (reakcija į vandenį ar šalną) – vandens sugėrimas, drėgmės praradimas, drėgmė, atsparumas šalčiui.
- Termofizinės (savybės, atsirandančios veikiant karščiui ar šalčiui) – šilumos laidumas, šiluminė talpa, atsparumas ugniai, atsparumas ugniai ir kt.
Jie visi susiję su pagrindinėmis fizinėmis medžiagų ir medžiagų savybėmis.
Ypatingos charakteristikos
Tikrasis tankis yra fizinė medžiagų savybė, išreiškiama medžiagos masės ir tūrio santykiu. Šiuo atveju tiriamas objektas turi būti absoliutaus tankio, tai yra, be tuštumų ir porų. Vidutinis tankis vadinamas fizikiniu dydžiu, kuris nustatomas pagal medžiagos masės ir jos erdvėje užimamo tūrio santykį. Skaičiuojant šią savybę, objekto tūris apima visas vidines ir išorines poras bei tuštumas.
Biros medžiagos pasižymi tokia fizine medžiagų savybe kaip tūrinis tankis. Į tokio tyrimo objekto tūrį įeina ne tik medžiagos poringumas, bet ir tarp medžiagos elementų susidariusios tuštumos.
Medžiagos poringumas yra reikšmė, išreiškianti viso medžiagos tūrio užpildymo poromis laipsnį.
Hidrofizinės savybės
Vandens ar šalčio poveikio pasekmės labai priklauso nuo jo tankio ir poringumo laipsnio, kurie turi įtakos vandens absorbcijos lygiui,vandens pralaidumas, atsparumas šalčiui, šilumos laidumas ir kt.
Vandens sugėrimas – tai medžiagos gebėjimas sugerti ir išlaikyti drėgmę. Didelis poringumas vaidina svarbų vaidmenį.
Drėgmės grąžinimas yra vandens absorbcijai priešinga savybė, tai yra, ji apibūdina medžiagą iš drėgmės grįžimo į aplinką pusės. Ši vertė vaidina svarbų vaidmenį apdorojant tam tikras medžiagas, pavyzdžiui, statybines medžiagas, kurios statybos metu turi didelę drėgmę. Dėl drėgmės išskyrimo jie džiūsta tol, kol jų drėgmė prilygsta aplinkos drėgmei.
Higroskopiškumas – tai savybė, užtikrinanti, kad objektas iš išorės sugeria vandens garus. Pavyzdžiui, mediena gali sugerti daug drėgmės, todėl padidėja jos svoris, sumažėja stiprumas ir pasikeičia dydis.
Susitraukimas arba susitraukimas yra hidrofizinė medžiagų savybė, dėl kurios džiovinant sumažėja jų tūris ir dydis.
Atsparumas vandeniui – tai medžiagos gebėjimas išlaikyti savo stiprumą dėl drėgmės.
Atsparumas šalčiui – tai vandeniu prisotintos medžiagos gebėjimas atlaikyti pakartotinį užšalimą ir atšildymą, nesumažinant stiprumo ir sunaikinimo.
Termofizinės savybės
Kaip minėta, tokios savybės apibūdina karščio ar šalčio poveikį medžiagoms ir medžiagoms.
Šiluminis laidumas – tai objekto gebėjimas per savo storį perduoti šilumą iš paviršiaus į paviršių.
Šiluminė talpa yra medžiagos savybė, kuri užtikrina, kad kaitinant sugertas tam tikras šilumos kiekis, o atvėsus - išleistas toks pat šilumos kiekis.
Atsparumas ugniai yra fizinė medžiagos savybė, apibūdinanti jos gebėjimą atlaikyti aukštą temperatūrą ir skysčius gaisre. Atsižvelgiant į atsparumo ugniai lygį, medžiagos ir medžiagos gali būti atsparios ugniai, lėtai degančios ir degios.
Atsparumas ugniai – tai objekto gebėjimas atlaikyti ilgalaikį aukštų temperatūrų poveikį be vėlesnio lydymosi ir deformacijos. Priklausomai nuo ugniai atsparumo lygio, medžiagos gali būti ugniai atsparios, ugniai atsparios ir lydžios.
Garų ir dujų pralaidumas yra fizinė medžiagų savybė esant slėgiui praleisti oro dujas arba vandens garus.
Cheminės savybės
Cheminėmis savybėmis vadinamos savybės, apibūdinančios medžiagų gebėjimą reaguoti į aplinkos poveikį, dėl kurio pasikeičia jų cheminė struktūra. Be to, šios savybės taip pat apima charakterizuojančias medžiagas pagal jų įtaką kitų objektų struktūroms. Cheminių savybių požiūriu medžiagos apibūdinamos pagal tirpumo lygį, atsparumą rūgštims ir šarmams, atsparumą dujoms ir antikoroziją.
Tirpumas reiškia medžiagos gebėjimą ištirpti vandenyje, benzine, aliejuje, terpentine ir kituose tirpikliuose.
Atsparumas rūgštims rodo medžiagos atsparumo lygįmineralinės ir organinės rūgštys.
Technologiškai apdorojant medžiagas atsižvelgiama į atsparumą šarmams, nes tai padeda atpažinti jų prigimtį.
Atsparumas dujoms apibūdina objekto gebėjimą atsispirti sąveikai su dujomis, kurios yra atmosferos dalis.
Naudodami antikorozijos indeksą galite sužinoti, kiek medžiagos gali sunaikinti korozija, atsirandanti dėl išorinės aplinkos poveikio.
Mechaninės savybės
Mechaninės savybės – tai medžiagų reakcija į jas veikiančias mechanines apkrovas.
Medžiagų fizinės ir mechaninės savybės dažnai sutampa, tačiau yra keletas grynai mechaninių savybių. Iš mechanikos pusės medžiagos pasižymi elastingumu, stiprumu, kietumu, plastiškumu, nuovargiu, trapumu ir kt.
Elastingumas – tai kūnų (kieto) gebėjimas atsispirti įtakoms, kuriomis siekiama pakeisti jų tūrį ar formą. Didelės elastingumo vertės objektas yra atsparus mechaniniam poveikiui ir gali savaime pasitaisyti, o pasibaigus poveikiui grįžta į pradinę būseną.
Stiprumas rodo medžiagos atsparumą lūžimui. Didžiausia jo vertė tam tikram objektui vadinama tempimo stipriu. Plastiškumas taip pat reiškia stiprumo rodiklius. Tai savybė (būdinga kietoms medžiagoms) negrįžtamai pakeisti savo išvaizdą (deformuotis) veikiant jėgoms, sklindančioms iš išorės.
Nuovargis – tai kaupiamasis procesas, kurio metu dėl pasikartojančių mechaninių poveikių padidėja medžiagos vidinio įtempio lygis. Šis lygis didės, kol pasieks elastingumo ribą, todėl medžiaga pradės irti.
Viena iš labiausiai paplitusių savybių yra kietumas. Tai rodo objekto atsparumo įdubimui lygį.
Fizikinių savybių nustatymo metodas
Siekiant išsiaiškinti tam tikras fizines medžiagos savybes, naudojami įvairūs metodai, kurių kiekvienas yra skirtas tam tikram rodikliui tirti.
Medžiagos mėginio tankiui nustatyti dažnai naudojamas hidrostatinis svėrimo metodas. Tai apima medžiagos tūrio matavimą pagal skysčio, kurį ji išstumia, masę. Tikrasis tankis apskaičiuojamas matematiškai padalijus objekto masę iš jo absoliutaus tūrio.
Eksperimentas vandens absorbcijos kiekiui nustatyti atliekamas keliais etapais. Pirmiausia pasveriamas medžiagos mėginys, išmatuojami jo matmenys ir apskaičiuojamas tūris. Po to 48 valandoms panardinamas į vandenį, kad prisisotintų skysčiu. Po 2 dienų mėginys išimamas iš vandens ir nedelsiant pasveriamas, po to matematiškai apskaičiuojamas medžiagos vandens sugertis.
Dauguma metodų, leidžiančių nustatyti fizines medžiagų savybes praktikoje, yra susiję su specialių formulių naudojimu.
Cheminių savybių nustatymas
Visos pagrindinės cheminės medžiagų savybės nustatomos sudarant sąlygas tiriamo objekto sąveikai su įvairiais reagentais. Tirpumui nustatyti naudojamas vanduo, aliejus, benzinas ir kiti tirpikliai. Oksidacijos lygis ir jautrumas korozijai nustatomi naudojant įvairius oksiduojančius agentus, skatinančius bendras, glostymo ir tarpkristalines reakcijas.
Mechaninių charakteristikų nustatymas
Mechaninės medžiagų savybės labai priklauso nuo jų struktūros, jas veikiančių jėgų, temperatūros ir išorinio slėgio. Beveik visos mechaninės medžiagų charakteristikos nustatomos laboratorinių tyrimų metu. Paprasčiausi iš jų yra įtempimas, suspaudimas, sukimas, apkrova ir lenkimas. Taigi, pavyzdžiui, medžiagos atsparumas tempimui lenkiant ir gniuždant nustatomas naudojant hidraulinį presą.
Be to, nustatant mechanines savybes, naudojamos ir specialios formulės, kurios dažnai pagrįstos daikto mase ir tūriu.
