Για την ολοκλήρωση του υλικού για ένα μηχανικό προϊόν ή εφαρμογή, πρέπει να διαθέτουμε γνώση των φυσικών ιδιοτήτων των υλικών. Οι φυσικές ιδιότητες ενός υλικού είναι αυτές που μπορούν να παρατηρηθούν χωρίς καμία αλλαγή της ταυτότητας του υλικού. Μερικές από αυτές τις τυπικές ιδιότητες ενός υλικού είναι τα παρακάτω-
Πυκνότητα
Συγκεκριμένη βαρύτητα
Θερμοκρασίες αλλαγής καταστάσεων
Συντελεστές θερμικής διάταξης
Ειδική θερμότητα
Λανθάνουσα θερμότητα
Ρευστότητα
Συγκόλληση
Ελαστικότητα
Πλαστικότητα
Πορωτότητα
Θερμική συγκεντρωτικότητα
Η πυκνότητα ενός υλικού ή ύλης ορίζεται ως «η μάζα ανά μονάδα όγκου». Αντιπροσωπεύεται ως το λόγος της μάζας με τον όγκο ενός υλικού. Συμβολίζεται με «ρ». Η μονάδα της στο SI system είναι Kg/m3.
Αν, m είναι η μάζα του υλικού σε Kg, V είναι ο όγκος του υλικού σε μέτρα3.
Τότε η πυκνότητα του υλικού,
Ορίζεται ως το λόγος της πυκνότητας του υλικού σε σχέση με την πυκνότητα ενός αναφορικού υλικού ή ύλης. Δεν έχει καμία μονάδα. Κάποιες φορές ονομάζεται και σχετική πυκνότητα. Για τον υπολογισμό της βαρύτητας συνήθως θεωρείται ως αναφορικό υλικό το νερό.
Συνήθως ένα υλικό έχει τρεις καταστάσεις, που ονομάζονται - στερεή κατάσταση, υγρή κατάσταση, αερίωδης κατάσταση. Η θερμοκρασία αλλαγής καταστάσεων είναι η θερμοκρασία στην οποία το υλικό αλλάζει από μία κατάσταση σε μια άλλη.
Οι θερμοκρασίες αλλαγής καταστάσεων είναι των εξής τύπων-
Τεμπερατούρα ομοιομορφίας-Είναι η θερμοκρασία (σε oC ή K) στην οποία το υλικό αλλάζει από στερεή κατάσταση σε υγρή κατάσταση.
Τεμπερατούρα βρασμού-Είναι η θερμοκρασία (σε oC ή K) στην οποία το υλικό αλλάζει από υγρή κατάσταση σε αερίωδη κατάσταση.
Τεμπερατούρα πάγωσης-Είναι η θερμοκρασία (σε oC ή K) στην οποία ένα υγρό αλλάζει από υγρή σε στερεή κατάσταση. Θεωρητικά είναι ίση με την τεμπερατούρα ομοιομορφίας. Ωστόσο, πρακτικά μπορεί να παρατηρηθεί κάποια διαφορά.
Όταν ένα υλικό θερμαίνεται, επεκτείνεται, με αποτέλεσμα να αλλάζουν τα διαστήματά του. Ο συντελεστής θερμικής διάταξης, αντιπροσωπεύει την επέκταση του υλικού με αύξηση της θερμοκρασίας. Οι συντελεστές θερμικής διάταξης είναι τρεις, δηλαδή-
Συντελεστής Γραμμικής Θερμικής Διάταξης
Η αλλαγή του μήκους ενός αντικειμένου λόγω αλλαγής της θερμοκρασίας σχετίζεται με τον «συντελεστή γραμμικής θερμικής διάταξης». Συμβολίζεται με «αL»
όπου, ‘l’ είναι το αρχικό μήκος του αντικειμένου, ‘Δl’ είναι η αλλαγή στο μήκος, ‘Δt’ είναι η αλλαγή της θερμοκρασίας. Η μονάδα του αL είναι ανά oC.
Συντελεστής Επιφανειακής Θερμικής Διάταξης
Η αλλαγή της επιφάνειας ενός αντικειμένου λόγω αλλαγής της θερμοκρασίας σχετίζεται με τον «συντελεστή επιφανειακής θερμικής διάταξης». Συμβολίζεται με «αA».
όπου, ‘l’ είναι το αρχικό μήκος του αντικειμένου, ‘ΔA’ είναι η αλλαγή στην επιφάνεια, ‘Δt’ είναι η αλλαγή της θερμοκρασίας. Η μονάδα του αA είναι ανά oC.
Συντελεστής Ογκικής Θερμι