Właściwości fizyczne materiałów inżynierskich
Aby zakończyć materiał do produktu inżynieryjnego lub aplikacji, powinniśmy posiadać wiedzę o fizycznych właściwościach materiałów. Fizyczne właściwości materiału to te, które można zaobserwować bez zmiany tożsamości materiału. Niektóre typowe właściwości materiału są wymienione poniżej-
Gęstość
Ciężar właściwy
Temperatury zmiany stanu
Współczynniki rozszerzalności termicznej
Ciepło właściwe
Ciepło ukryte
Płynność
Spajalność
Sprężystość
Plastyczność
Porowatość
Przewodność cieplna
Gęstość Materiałów
Gęstość materiału lub substancji jest zdefiniowana jako "masa na jednostkę objętości". Jest reprezentowana jako stosunek masy do objętości materiału. Oznaczana jest symbolem “ρ”. Jej jednostka w układzie SI to Kg/m3.
Jeśli m jest masą materiału w kg, V jest objętością materiału w metrach3.
Wówczas gęstość materiału,
Ciężar Właściwy Materiałów
Zdefiniowany jest jako stosunek gęstości materiału do gęstości odniesienia. Nie ma jednostki. Czasami nazywany jest również gęstością względnej. Dla obliczeń ciężaru właściwego zazwyczaj woda jest uważana za materiał odniesienia.
Temperatury Zmiany Stanu
Ogólnie rzecz biorąc, substancja ma trzy stany – stały, ciekły i gazowy. Temperatura zmiany stanu to temperatura, przy której substancja zmienia się z jednego stanu na drugi.
Temperatury zmiany stanu są następujące-
Temperatura topnienia-To jest temperatura (w oC lub K), przy której substancja zmienia się ze stanu stałego w ciekły.
Temperatura wrzenia-To jest temperatura (w oC lub K), przy której substancja zmienia się ze stanu ciekłego w gazowy.
Temperatura zamarzania-To jest temperatura (w oC lub K), przy której ciecz zmienia się ze stanu ciekłego w stały. Teoretycznie jest równa temperaturze topnienia. Jednak praktycznie może być obserwowana pewna różnica.
Współczynnik Rozszerzalności Termicznej
Kiedy materiał jest nagrzewany, rozszerza się, co prowadzi do zmiany jego wymiarów. Współczynnik rozszerzalności termicznej reprezentuje rozszerzenie materiału wraz ze wzrostem temperatury. Istnieją trzy rodzaje współczynników rozszerzalności termicznej, a mianowicie-
Współczynnik liniowej rozszerzalności termicznej
Zmiana długości obiektu w wyniku zmiany temperatury jest związana z "współczynnikiem liniowej rozszerzalności termicznej". Oznaczany jest symbolem “αL”
Gdzie, ‘l’ jest początkową długością obiektu, ‘Δl’ jest zmianą długości, ‘Δt’ jest zmianą temperatury. Jednostką αL jest na oC.
Współczynnik powierzchniowej rozszerzalności termicznej
Zmiana powierzchni obiektu w wyniku zmiany temperatury jest związana z "współczynnikiem powierzchniowej rozszerzalności termicznej". Oznaczany jest symbolem “αA”.
Gdzie, ‘l’ jest początkową długością obiektu, ‘ΔA’ jest zmianą długości, ‘Δt’ jest zmianą temperatury. Jednostką αA jest na oC.
Współczynnik objętościowej rozszerzalności termicznej
Zmiana objętości obiektu w wyniku zmiany temperatury jest związana z "współczynnikiem objętościowej rozszerzalności termicznej". Oznaczany jest symbolem “αV”
Gdzie, ‘l’ jest początkową długością obiektu, ‘ΔV’ jest zmianą długości, ‘Δt’ jest zmianą temperatury. Jednostką αA jest na oC.
Ciepło Właściwe Materiałów
Ciepło właściwe materiału jest zdefiniowane jako ilość ciepła potrzebna do podwyższenia temperatury jednostkowej masy materiału o 1oC. Oznaczane jest symbolem ‘S’.
Gdzie, m jest masą materiału w kg. Q jest ilością ciepła podaną do materiału w dżuliach. Δt jest wzrostem temperatury. Jednostką ciepła właściwego w układzie SI jest dżul/kg oC.
