Краткие сведения о внутреннем строении материалов

Свойства материалов определяются внутренним строением вещества, из которого они состоят. Согласно молекулярно-кинетической теории все тела, как твердые, так и жидкие и газообразные, состоят из мельчайших отдельных частиц — молекул, которые состоят из еще меньших частичек — атомов, а те в свою очередь из еще меньших, так называемых элементарных частиц (электронов, протонов, нейтронов и др.).

Мельчайшей частицей, которой присущи свойства данного вещества, является молекула. Это объясняется тем, что атомы, составляющие молекулу, занимают относительно друг друга вполне определенное положение, свойственное молекуле данного вещества.

Молекулы простых веществ состоят из атомов одного элемента, а сложных — из атомов нескольких элементов.

Как было сказано выше, величина молекул очень мала и не превышает 0,0 000 001 см. В частности, например, диаметр молекулы кислорода равен 0,00 000 003 см.

При таких малых размерах молекул их число в единице объема вещества очень велико. Установлено, что в 1 см2 воздуха содержится 27 000 000 000 000 000 000 молекул (число Лошмидта).

Если их расположить цепочкой вплотную друг к другу, то получилась бы нить, которой можно было бы опоясать земной шар около 200 раз. Несмотря на большое число молекул, плотность заполнения ими объема вещества очень мала. Так, нетрудно подсчитать, что в воздухе молекулы занимают меньше 0,04% объема.

Наибольшую плотность имеют твердые тела, у которых число молекул, находящихся в 1 см3, превышает число Лошмидта в тысячи раз. Плотность жидких тел имеет промежуточное значение.

При температуре выше 273 °С молекулы всех тел находятся в непрерывном движении, причем, чем выше температура тела, тем больше скорость их движения в межмолекулярном пространстве.

Установлено, что в твердых телах происходит главным образом колебательное движение, а в жидких — колебательное и поступательное движение молекул.

Между молекулами действуют молекулярные силы притяжения и отталкивания.

Особенность этих сил такова, что при увеличении расстояния между молекулами преобладают силы притяжения, а при уменьшении — силы отталкивания, причем действие тех или других сил проявляется только при условии, что расстояние между молекулами не превышает определенной величины, свойственной молекулам данного вещества. В среднем эта величина близка к 0,0 000 001 см.

Действием молекулярных сил объясняется то, что в твердом теле молекулы вещества сохраняют свое взаимное расположение, пока им нагреванием не будет сообщено достаточное для преодоления молекулярных сил количество энергии и тело не перейдет в жидкое состояние.

«Материаловедение для штукатуров,
плиточников, мозаичников»,
А.В.Александровский

Объемный вес

Объемным весом называют вес единицы объема материала в естественном состоянии, т. е. с порами и пустотами. Объемный вес принято обозначать буквой γоб. Чтобы найти объемный вес материала, надо разделить вес материала G на его объем V1, включая поры и пустоты: Для рыхлых материалов (песка, щебня, цемента) определяют насыпной объемный вес. Его принимают равным весу материала,…

Упругость, пластичность, хрупкость, сопротивление удару

Упругость — это способность материала изменять под действием нагрузки свою форму без признаков разрушения и восянавливать ее в большей или меньшей степени после удаления нагрузки. Восстановление формы, в зависимости от величины действующей силы, может быть полным или неполным. Пример очень упругого материала — резина. Упругими являются и такие материалы, как сталь, дерево. Пластичность — это…

Плотность

Плотностью называют степень заполнения объема материала веществом, из которого он состоит. Значение плотности d0 можно определить «как отношение объема вещества материала в образце к полному объему образца: Это отношение можно заменить отношением объемного веса к удельному. Если обратимся к ранее приведенным формулам, то увидим, что: Подставив значения V и V1 и сделав соответствующее сокращение, получим:…

Твердость

Твердость — это способность материала сопротивляться проникновению в него более твердого тела. У некоторых материалов существует определенная взаимозависимость между твердостью и прочностью. Приближенные способы проверки прочности бетона или металла в конструкций основаны на измерении их твердости. Шкала твердости минералов по Моосу N° по шкале (показатель твердости) Минерал 1 Тальк или мел 2 Каменная соль или…

Пористость

Пористость материала — это объем, занимаемый в нем порами. Значение пористости легко подсчитать по формуле коэффициента Р0, величина которого в сумме с величиной плотности дает единицу: Для рыхлых материалов при расчетах учитывается насыпной объемный вес. Пористость и плотность в значительной степени определяют эксплуатационные свойства материалов, а именно: прочность, водопоглощение, морозостойкость, теплопроводность. Значение пористости строительных материалов…