Physikalische Eigenschaften von Ingenieurmaterialien

Um ein Material für ein Ingenieurprodukt oder eine Anwendung abzuschließen, sollten wir die Kenntnis der physikalischen Eigenschaften von Materialien haben. Die physikalischen Eigenschaften eines Materials sind jene, die beobachtet werden können, ohne die Identität des Materials zu ändern. Einige dieser typischen Eigenschaften eines Materials sind unten aufgelistet-

• Dichte

• Spezifisches Gewicht

• Phasenübergangstemperaturen

• Thermische Ausdehnungskoeffizienten

• Spezifische Wärmekapazität

• Verdampfungswärme

• Fließfähigkeit

• Schweißbarkeit

• Elastizität

• Plastizität

• Porosität

• Thermalleitfähigkeit

• Elektrische Leitfähigkeit

Dichte von Materialien

Die Dichte eines Materials oder Stoffes wird definiert als „die Masse pro Volumeneinheit“. Sie wird als Verhältnis der Masse zum Volumen eines Materials dargestellt. Sie wird mit „ρ“ bezeichnet. Ihre Einheit im SI-System ist Kg/m3.
Wenn m die Masse des Materials in kg und V das Volumen des Materials in m3 ist.
Dann ist die Dichte des Materials,

Spezifisches Gewicht von Materialien

Es wird definiert als das Verhältnis der Dichte des Materials zur Dichte eines Referenzmaterials oder -stoffs. Es hat keine Einheit. Manchmal wird es auch als relatives Gewicht bezeichnet. Für die Berechnung des spezifischen Gewichts wird in der Regel Wasser als Referenzsubstanz verwendet.

Phasenübergangstemperaturen

Ein Stoff hat im Allgemeinen drei Zustände, nämlich – fest, flüssig, gasförmig. Die Phasenübergangstemperatur ist die Temperatur, bei der der Stoff von einem Zustand in einen anderen übergeht.

Phasenübergangstemperaturen sind folgender Art-

Schmelzpunkt-Es ist die Temperatur (in oC oder K), bei der der Stoff vom festen in den flüssigen Zustand übergeht.

Siedepunkt-Es ist die Temperatur (in oC oder K), bei der der Stoff vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht.

Erfrierpunkt-Es ist die Temperatur (in oC oder K), bei der eine Flüssigkeit vom flüssigen in den festen Zustand übergeht. Theoretisch ist sie gleich dem Schmelzpunkt. Praktisch kann jedoch ein Unterschied beobachtet werden.

Thermischer Ausdehnungskoeffizient

Wenn ein Material erhitzt wird, dehnt es sich aus, wodurch seine Abmessungen verändern. Der thermische Ausdehnungskoeffizient stellt die Ausdehnung des Materials bei steigender Temperatur dar. Thermische Ausdehnungskoeffizienten gibt es in drei Arten, nämlich-

Koeffizient der linearen thermischen Ausdehnung
Die Längenänderung eines Objekts aufgrund einer Temperaturänderung wird durch den „Koeffizienten der linearen thermischen Ausdehnung“ beschrieben. Er wird mit „αL“ bezeichnet

Wobei 'l' die anfängliche Länge des Objekts, 'Δl' die Längenänderung, 'Δt' die Temperaturänderung ist. Die Einheit von αL ist pro oC.

Koeffizient der Flächenthermischen Ausdehnung
Die Flächenänderung eines Objekts aufgrund einer Temperaturänderung wird durch den „Koeffizienten der Flächenthermischen Ausdehnung“ beschrieben. Er wird mit „αA“ bezeichnet.

Wobei 'l' die anfängliche Länge des Objekts, 'ΔA' die Flächenänderung, 'Δt' die Temperaturänderung ist. Die Einheit von αA ist pro oC.

Koeffizient der Volumthermischen Ausdehnung
Die Volumenänderung eines Objekts aufgrund einer Temperaturänderung wird durch den „Koeffizienten der Volumthermischen Ausdehnung“ beschrieben. Er wird mit „αV“ bezeichnet

Wobei 'l' die anfängliche Länge des Objekts, 'ΔV' die Volumenänderung, 'Δt' die Temperaturänderung ist. Die Einheit von αA ist pro oC.

Spezifische Wärmekapazität von Materialien

Die spezifische Wärmekapazität eines Materials wird definiert als die Menge an Wärme, die erforderlich ist, um die Temperatur der Einheitsmasse des Materials um 1oC zu erhöhen. Sie wird mit 'S' bezeichnet.

Wobei m die Masse des Materials in kg, Q die an das Material abgegebene Wärmemenge in Joule, Δt die Temperaturerhöhung ist. Die Einheit der spezifischen Wärmekapazität im SI-System ist Joule/Kg oC.

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