Fysische Eigenschappen van Ingenieursmaterialen
Om het materiaal voor een ingenieursproduct of -toepassing af te ronden, moeten we kennis hebben van de fysische eigenschappen van materialen. De fysische eigenschappen van een materiaal zijn die eigenschappen die waargenomen kunnen worden zonder dat de identiteit van het materiaal verandert. Enkele van deze typische eigenschappen van een materiaal staan hieronder vermeld-
Dichtheid
Specifiek gewicht
Toestandsveranderingstemperaturen
Thermische uitbreidingscoëfficiënten
Specifieke warmte
Latente warmte
Vloeibaarheid
Lasbaarheid
Elasticiteit
Plasticiteit
Porousiteit
Thermische geleidbaarheid
Dichtheid van Materialen
De dichtheid van een materiaal of stof wordt gedefinieerd als "de massa per volume-eenheid". Het wordt weergegeven als het verhouding van de massa met het volume van een materiaal. Het wordt aangeduid met "ρ". De eenheid in het SI-systeem is Kg/m3.
Als m de massa van het materiaal in Kg is, en V het volume van het materiaal in meter3.
Dan is de dichtheid van het materiaal,
Specifiek Gewicht van Materialen
Het wordt gedefinieerd als de verhouding van de dichtheid van het materiaal ten opzichte van de dichtheid van een referentiemateriaal of -stof. Het heeft geen eenheid. Soms wordt het ook wel relatieve dichtheid genoemd. Voor het berekenen van het specifieke gewicht wordt over het algemeen water als referentiestof beschouwd.
Toestandsveranderingstemperaturen
Over het algemeen heeft een stof drie toestanden: vaste toestand, vloeibare toestand, gasvormige toestand. Toestandsveranderingstemperaturen zijn de temperaturen waarbij de stof van de ene toestand naar de andere toestand verandert.
Toestandsveranderingstemperaturen zijn van de volgende types-
Smeltpunt-Het is de temperatuur (in oC of K) waarop de stof van vaste toestand naar vloeibare toestand verandert.
Kookpunt-Het is de temperatuur (in oC of K) waarop de stof van vloeibare toestand naar gasvormige toestand verandert.
Vriespunt-Het is de temperatuur (in oC of K) waarop een vloeistof van vloeibare toestand naar vaste toestand verandert. Theoretisch is het gelijk aan het smeltpunt. Echter, in de praktijk kan er enig verschil worden waargenomen.
Thermische Uitbreidingscoëfficiënt
Wanneer een materiaal wordt verwarmd, breidt het uit, waardoor de afmetingen ervan veranderen. De thermische uitbreidingscoëfficiënt vertegenwoordigt de uitbreiding van het materiaal bij stijging van de temperatuur. Er zijn drie soorten thermische uitbreidingscoëfficiënten, namelijk-
Lineaire Thermische Uitbreidingscoëfficiënt
De verandering in lengte van een object door temperatuurverandering wordt gerelateerd door de "lineaire thermische uitbreidingscoëfficiënt". Het wordt aangeduid met "αL"
Waarbij 'l' de initiële lengte van het object is, 'Δl' de verandering in lengte, 'Δt' de verandering in temperatuur. De eenheid van αL is per oC.
Oppervlakte Thermische Uitbreidingscoëfficiënt
De verandering in oppervlakte van een object door temperatuurverandering wordt gerelateerd door de "oppervlakte thermische uitbreidingscoëfficiënt". Het wordt aangeduid met "αA".
Waarbij 'l' de initiële lengte van het object is, 'ΔA' de verandering in oppervlakte, 'Δt' de verandering in temperatuur. De eenheid van αA is per oC.
Volume Thermische Uitbreidingscoëfficiënt
De verandering in volume van een object door temperatuurverandering wordt gerelateerd door de "volume thermische uitbreidingscoëfficiënt". Het wordt aangeduid met "αV"
Waarbij 'l' de initiële lengte van het object is, 'ΔV' de verandering in volume, 'Δt' de verandering in temperatuur. De eenheid van αA is per oC.
Specifieke Warmte van Materialen
Specifieke warmte van een materiaal wordt gedefinieerd als de hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van een eenheid massa van het materiaal te verhogen met 1oC. Het wordt aangeduid met 'S'.
Waarbij m de massa van het materiaal in Kg is. Q is de hoeveelheid warmte die aan het materiaal wordt toegevoegd in Joule. Δt is de stijging in temperatuur. De eenheid van specifieke warmte in het SI-systeem is Joule/Kg oC.
