คุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุวิศวกรรม

เพื่อให้เสร็จสมบูรณ์ในการสร้างวัสดุสำหรับผลิตภัณฑ์หรือแอปพลิเคชันทางวิศวกรรม เราควรมีความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุ คุณสมบัติทางกายภาพของวัสดุเป็นคุณสมบัติที่สามารถสังเกตได้โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงเอกลักษณ์ของวัสดุ คุณสมบัติที่เป็นตัวอย่างของวัสดุมีดังต่อไปนี้-

• ความหนาแน่น

• ความหนักจำเพาะ

• อุณหภูมิของการเปลี่ยนสถานะ

• สัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อน

• ความร้อนจำเพาะ

• ความร้อนแฝง

• สภาพของเหลว

• ความสามารถในการเชื่อม

• ความยืดหยุ่น

• ความพลาสติก

• ความพรุน

• ความนำความร้อน

• ความนำไฟฟ้า

ความหนาแน่นของวัสดุ

ความหนาแน่นของวัสดุ หรือสารถูกกำหนดให้เป็น "มวลต่อปริมาตรหน่วย" มันแสดงเป็นอัตราส่วนระหว่างมวลกับปริมาตรของวัสดุ มันแทนด้วย "ρ" หน่วยใน ระบบ SI คือ กก./ม.3.
หาก m เป็นมวลของวัสดุใน กก. V เป็นปริมาตรของวัสดุใน เมตร3.
แล้ว ความหนาแน่นของวัสดุ,

ความหนักจำเพาะของวัสดุ

มันถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนระหว่างความหนาแน่นของวัสดุด้วยความหนาแน่นของวัสดุหรือสารอ้างอิง มันไม่มีหน่วย บางครั้งเรียกว่าความหนักสัมพัทธ์ ในการคำนวณความหนักจำเพาะ น้ำมักจะถูกใช้เป็นสารอ้างอิง

อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะ

โดยทั่วไปสารมีสามสถานะ คือ สถานะของแข็ง สถานะของเหลว และสถานะของก๊าซ อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคืออุณหภูมิที่สารเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปเป็นอีกสถานะหนึ่ง

อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะมีประเภทต่างๆ ดังนี้-

จุดหลอมเหลว-เป็นอุณหภูมิ (ใน oC หรือ K) ที่สารเปลี่ยนจากสถานะของแข็งเป็นสถานะของเหลว

จุดเดือด-เป็นอุณหภูมิ (ใน oC หรือ K) ที่สารเปลี่ยนจากสถานะของเหลวเป็นสถานะของก๊าซ

จุดเยือกแข็ง-เป็นอุณหภูมิ (ใน oC หรือ K) ที่สารเปลี่ยนจากสถานะของเหลวเป็นสถานะของแข็ง โดยทฤษฎีแล้ว มันเท่ากับจุดหลอมเหลว แต่ในทางปฏิบัติอาจสังเกตเห็นความแตกต่างบางอย่างได้

สัมประสิทธิ์ของการขยายตัวเนื่องจากความร้อน

เมื่อวัสดุถูกทำความร้อน มันจะขยายตัว ทำให้มิติของมันเปลี่ยนแปลง สัมประสิทธิ์ของการขยายตัวเนื่องจากความร้อน แสดงถึงการขยายตัวของวัสดุด้วยการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ สัมประสิทธิ์ของการขยายตัวเนื่องจากความร้อนมีสามประเภท คือ-

สัมประสิทธิ์ของการขยายตัวเชิงเส้นเนื่องจากความร้อน
การเปลี่ยนแปลงความยาวของวัตถุเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเชื่อมโยงกับ "สัมประสิทธิ์ของการขยายตัวเชิงเส้นเนื่องจากความร้อน" ใช้สัญลักษณ์ "αL"

ที่ 'l' คือความยาวเริ่มต้นของวัตถุ 'Δl' คือการเปลี่ยนแปลงความยาว 'Δt' คือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ หน่วยของ αL คือต่อ oC

สัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของพื้นที่
การเปลี่ยนแปลงพื้นที่ของวัตถุที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมีความสัมพันธ์กับ "สัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของพื้นที่" ซึ่งแทนด้วย "αA"

โดย 'l' คือความยาวเริ่มต้นของวัตถุ, 'ΔA' คือการเปลี่ยนแปลงของพื้นที่, 'Δt' คือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ หน่วยของ αA คือต่อ oC.

สัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของปริมาตร
การเปลี่ยนแปลงปริมาตรของวัตถุที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิมีความสัมพันธ์กับ "สัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของปริมาตร" ซึ่งแทนด้วย "αV"

โดย 'l' คือความยาวเริ่มต้นของวัตถุ, 'ΔV' คือการเปลี่ยนแปลงของปริมาตร, 'Δt' คือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ หน่วยของ αA คือต่อ oC.

ความร้อนจำเพาะของวัสดุ

ความร้อนจำเพาะของวัสดุถูกกำหนดให้เป็นปริมาณความร้อนที่ต้องใช้ในการเพิ่มอุณหภูมิของมวลวัสดุหน่วยละ 1oC มันแทนด้วย 'S'

โดย m คือมวลของวัสดุใน Kg Q คือปริมาณความร้อนที่ให้แก่วัสดุใน Joule Δt คือการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ หน่วยของความร้อนจำเพาะในระบบ SI คือ Joule/Kg oC.

ความร้อนแฝงของวัสดุ

ความร้อนแฝงของวัสดุถูกกำหนดให้เป็นปริมาณความร้อนที่ต้องใช้หรือปล่อยออกจากการเปลี่ยนสถานะของมวลวัสดุหน่วยละจากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่ง (การเปลี่ยนเฟส) มันแทนด้วย 'L' ความร้อนแฝงคำนวณได้ดังนี้

โดย 'Q' คือปริมาณความร้อนที่ต้องใช้หรือปล่อยออกโดยวัสดุ (ใน joule), 'm' คือมวลของวัสดุ (ใน Kg) หน่วยของความร้อนแฝงในระบบ SI คือ Joule/Kg.

ความคล่องตัวของวัสดุ

เป็นคุณสมบัติของวัสดุที่แสดงถึงว่าวัสดุสามารถไหลได้ง่ายเพียงใดในสถานะของเหลว เป็นค่าที่ตรงกันข้ามกับความหนืดของวัสดุของเหลว

ความสามารถในการเชื่อมของวัสดุ

เป็นคุณสมบัติของวัสดุที่แสดงถึงว่าวัสดุสองชิ้นสามารถเชื่อมต่อกันได้ง่ายเพียงใดโดยการใช้แรงกดหรือความร้อนหรือทั้งสองอย่าง

ความยืดหยุ่นของวัสดุ

เป็นคุณสมบัติของวัสดุที่ทำให้วัสดุกลับสู่ขนาดเดิมเมื่อถอดภาระหรือแรงออก

ความพลาสติกของวัสดุ

เมื่อเราเพิ่มภาระเกินขีดจำกัดของความยืดหยุ่น วัสดุจะคงสภาพที่ถูกหล่อไว้ คุณสมบัตินี้ของวัสดุเรียกว่าความพลาสติก

ความพรุนของวัสดุ

เมื่อวัสดุอยู่ในสภาพหลอมละลาย มันจะมีแก๊สที่ละลายอยู่ภายใน เมื่อวัสดุแข็งตัว แก๊สเหล่านี้จะระเหิดและทิ้งช่องว่างไว้ ความพรุนของวัสดุแสดงถึงปริมาณช่องว่างในวัสดุที่เป็นของแข็ง

ความนำความร้อนของวัสดุ

เป็นคุณสมบัติของวัสดุที่แสดงถึงว่าความร้อนสามารถถูกนำผ่านวัสดุได้ง่ายเพียงใด
ความนำความร้อนของวัสดุสามารถกำหนดได้ว่า "ปริมาณความร้อนที่ถูกส่งผ่านโดยความหนาของวัสดุต่อหน่วยพื้นที่ผิวต่อหน่วยเวลา เมื่อมีความลาดชันของอุณหภูมิข้ามชิ้นวัสดุเป็นหนึ่งในสภาพคงที่"
หน่วยในระบบ SI คือวัตต์ต่อเมตรต่อเค

ความนำไฟฟ้าของวัสดุ

คือคุณสมบัติของวัสดุที่แสดงให้เห็นว่าวัสดุดังกล่าวสามารถนำไฟฟ้าได้ง่ายเพียงใด ใช้สัญลักษณ์ ‘σ’ แทน มันเป็นส่วนกลับของความต้านทานจำเพาะของวัสดุ หน่วยของมันคือ เมโอ/เมตร

คำชี้แจง: ขอให้เคารพผลงานเดิม บทความที่ดีควรแบ่งปัน หากละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อลบ