Mérnöki anyagok fizikai tulajdonságai
Az anyagok fizikai tulajdonságainak ismerete szükséges egy mérnöki termék vagy alkalmazás anyagának véglegesítéséhez. Az anyag fizikai tulajdonságai azok, amelyeket megfigyelhetünk anélkül, hogy az anyag azonosítása változna. Néhány tipikus anyagtulajdonság a következő:
Sűrűség
Specifikus súly
Állapotváltási hőmérsékletek
Hőbővülési együtthatók
Specifikus hőkapacitás
Látens hő
Folyékonyság
Hegesíthetőség
Rugalmasság
Plaszticitás
Porozitás
Hővezetési képesség
Anyagok sűrűsége
Az anyag sűrűsége vagy anyag meghatározódik mint „az egységnyi térfogatban lévő tömeg”. Ezt a tömeggel és a térfogattal való arányként fejezzük ki. A jelölése „ρ”. Az SI rendszerben a mértékegysége Kg/m3.
Ha m az anyag tömege kg-ban, V az anyag térfogata m3-ban.
Akkor az anyag sűrűsége,
Anyagok specifikus súlya
Ez a definíció szerint az anyag sűrűségének és a referenciányi anyag sűrűségének arányát adja. Nem rendelkezik mértékegységgel. Néha relatív sűrűségnek is nevezik. Általában a súlyosság kiszámításához vizet tekintenek referenciányiként.
Állapotváltási hőmérsékletek
Általában egy anyagnak három állapota van: szilárd, folyékony és gáz. Az állapotváltási hőmérséklet az, amelyen az anyag egy állapotból másba vált.
Az állapotváltási hőmérsékletek a következő típusok:
Olvadáspont-Ez a hőmérséklet (oC vagy K) amelyen az anyag szilárd állapotból folyékony állapotba vált.
Forráspont-Ez a hőmérséklet (oC vagy K) amelyen az anyag folyékony állapotból gáz állapotba vált.
Fagyáspont-Ez a hőmérséklet (oC vagy K) amelyen a folyékony anyag folyékonyból szilárd állapotba vált. Elméletileg megegyezik az olvadásponttal. Gyakorlatilag viszont néha különbséget tapasztalhatunk.
Hőbővülési együtthatók
Amikor egy anyagot melegítünk, bővül, ami a dimenzióinak változását eredményezi. A hőbővülési együttható, a hőmérséklet növekedésével történő bővülést jelenti. A hőbővülési együttható három típusa van, nevezetesen:
Lineáris hőbővülési együttható
A tárgy hosszának változása a hőmérséklet változásának hatására kapcsolódik a „lineáris hőbővülési együtthatóval”. Jelölése „αL”
Ahol, ‘l’ a tárgy kezdeti hossza, ‘Δl’ a hossz változása, ‘Δt’ a hőmérséklet változása. Az αL egysége per oC.
Területi hőbővülési együttható
A területi hőbővülési együttható a tárgy területének változását jellemzi a hőmérséklet változásának hatására. Jelölése „αA”.
Ahol, ‘l’ a tárgy kezdeti hossza, ‘ΔA’ a terület változása, ‘Δt’ a hőmérséklet változása. Az αA egysége per oC.
Térfogati hőbővülési együttható
A térfogati hőbővülési együttható a tárgy térfogatának változását jellemzi a hőmérséklet változásának hatására. Jelölése „αV”
Ahol, ‘l’ a tárgy kezdeti hossza, ‘ΔV’ a térfogat változása, ‘Δt’ a hőmérséklet változása. Az αA egysége per oC.
Anyagok specifikus hőkapacitása
Az anyag specifikus hőkapacitása az a hőmennyiség, amelyre szükség van, hogy az anyag egységnyi tömegének hőmérséklete 1oC-ra emelkedjen. Jelölése ‘S’.
Ahol, m az anyag tömege kg-ban. Q a hőmennyiség, amit az anyagnak adnak jouleben. Δt a hőmérséklet emelkedése. Az SI rendszerben a specifikus hőkapacitás egysége Joule/Kg oC.
