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

Аморфные и кристаллические вещества

В зависимости от взаимного расположения частичек вещества различают аморфные и кристаллические. В аморфных телах расположение частичек имеет хаотический, случайный характер. В кристаллических телах частички вещества расположены в определенном порядке, присущем данному кристаллу. Такими частичками, составляющими кристаллы, могут быть атомы, молекулы, ионы (атомы или молекулы, имеющие электрический заряд за счет потери или захвата электрона) и группы…

Теплопроводность

Теплопроводность — это способность материала передавать тепло от одной своей поверхности к другой. Величина теплопроводности учитывается при подборе материалов для ограждающих конструкций — наружных стен, верхнего перекрытия жилых зданий. В жилых помещениях с наружными стенами из теплопроводных материалов зимой будет холодно, а стены промерзнут, будут мокнуть и отделка (штукатурка, окраска) разрушится. Чтобы избежать этого, стены…

Огнеупорность

Огнеупорность — способность материала выдерживать длительное воздействие высокой температуры, не разрушаясь и не размягчаясь. По степени огнеупорности различают материалы огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. Огнеупорные материалы способны выдерживать длительное воздействие температуры (выше 1580 °С). Материалы этой группы, в частности, применяются для внутренней облицовки (футеровки) промышленных печей и труб. Тугоплавкие материалы выдерживают температуру выше 1350 °С до…

Удельный вес

Под удельным весом понимают вес единицы объема вещества в плотном состоянии. Удельный вес обозначают буквой у (гамма). Чтобы определить удельный вес материала, надо разделить вес материала в граммах G на его объем V, выраженный в кубических сантиметрах. Таким образом, удельный вес: В некоторых случаях удельный вес выражают отвлеченной величиной, сравнивая его с удельным весом воды,…

Теплоемкость

Теплоемкость — свойство материала поглощать определенное количество тепла при нагревании и выделять его при охлаждении. Теплоемкость характеризуется коэффициентом теплоемкости (обозначается латинской буквой с), который равен количеству тепла, необходимого для нагревания 1 кг материала на 1 °С. В таблице приведены значения коэффициентов теплоемкости для некоторых материалов. Коэффициент теплоемкости некоторых материалов Наименование материала Коэффициент теплоемкости в ккал…