공학 재료의 물리적 특성
공학 제품이나 애플리케이션의 재료를 완성하기 위해서는 재료의 물리적 특성에 대한 지식이 필요합니다. 재료의 물리적 특성은 재료의 본질을 바꾸지 않고 관찰할 수 있는 특성을 말합니다. 아래에 이러한 재료의 일반적인 특성 몇 가지가 나열되어 있습니다.
밀도
비중
상변화 온도
ermal expansion 계수
비열
잠열
유동성
용접성
탄성
소성
기공률
열전도도
재료의 밀도
재료의 밀도 또는 물질의 밀도는 "단위 부피당 질량"으로 정의됩니다. 이는 재료의 질량과 부피의 비율로 표시되며, 'ρ'로 표기됩니다. SI 단위계에서 그 단위는 Kg/m3입니다.
만약 m가 재료의 질량(Kg), V가 재료의 부피(meter3)라면,
재료의 밀도는 다음과 같습니다.
재료의 비중
이는 재료의 밀도와 기준 재료 또는 물질의 밀도의 비율로 정의됩니다. 이는 단위가 없습니다. 때때로 상대 밀도라고도 합니다. 일반적으로 중력 계산에서는 물이 기준 물질로 고려됩니다.
상변화 온도
일반적으로 물질은 세 가지 상태, 즉 고체 상태, 액체 상태, 기체 상태가 있습니다. 상변화 온도는 물질이 한 상태에서 다른 상태로 변하는 온도를 말합니다.
상변화 온도는 다음과 같은 유형이 있습니다.
융점-고체 상태에서 액체 상태로 변화하는 온도(oC 또는 K)입니다.
끓는점-액체 상태에서 기체 상태로 변화하는 온도(oC 또는 K)입니다.
결빙점-액체 상태에서 고체 상태로 변화하는 온도(oC 또는 K)입니다. 이론적으로 융점과 같습니다. 그러나 실제로는 일부 차이가 있을 수 있습니다.
ermal expansion 계수
재료가 가열되면 팽창하여 그 크기가 변경됩니다. ermal expansion 계수는 온도 증가에 따른 재료의 팽창을 나타냅니다. 열팽창 계수는 다음과 같은 세 가지 유형이 있습니다.
선형 ermal expansion 계수
온도 변화에 따른 물체의 길이 변화는 "선형 ermal expansion 계수"로 관련됩니다. 이를 'αL'로 표기합니다.
여기서 'l'은 물체의 초기 길이, 'Δl'은 길이 변화, 'Δt'는 온도 변화입니다. αL의 단위는 per oC입니다.
면적 ermal expansion 계수
온도 변화에 따른 물체의 면적 변화는 "면적 ermal expansion 계수"로 관련됩니다. 이를 'αA'로 표기합니다.
여기서 'l'은 물체의 초기 길이, 'ΔA'는 면적 변화, 'Δt'는 온도 변화입니다. αA의 단위는 per oC입니다.
부피 ermal expansion 계수
온도 변화에 따른 물체의 부피 변화는 "부피 ermal expansion 계수"로 관련됩니다. 이를 'αV'로 표기합니다.
여기서 'l'은 물체의 초기 길이, 'ΔV'는 부피 변화, 'Δt'는 온도 변화입니다. αA의 단위는 per oC입니다.
재료의 비열
재료의 비열은 단위 질량의 재료의 온도를 1oC 증가시키기 위해 필요한 열의 양으로 정의됩니다. 이를 'S'로 표기합니다.
여기서 m은 재료의 질량(Kg), Q는 재료에 주어진 열(Joule), Δt는 온도 상승입니다. SI 단위계에서 비열의 단위는 Joule/Kg oC입니다.
재료의 잠열
재료의 잠열은 단위 질량의 재료가 하나의 상태에서 다른 상태로 변화할 때(상변화) 필요한/방출되는 열의 양으로 정의됩니다. 이를 'L'로 표기합니다. 잠열은 다음과 같이 주어집니다.
