Физические свойства материалов

К физическим свойствам материалов можно отнести:              

- плотность;

- температурные и тепловые характеристики;

-  характеристики взаимодействия с жидкостями и газами;

- электромагнитные свойства.

Плотность – мера количества вещества m в единице объема V:

ρ = m /V,     г/см³ или кг/м³.

Средняя объемная плотность – величина, определенная отношением массы неоднородного вещества ко всему занимаемому им объему, включая имеющиеся в нем поры и пустоты, т.е. объемная плотность характеризует материал вместе с порами.

Таблица 2.2

Значения плотности некоторых материалов*

№			Наименование материала		Плотность ρ,   кг/м^3
	1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25	Ацетилен Азот Воздух (сухой) Кислород Аргон Пенопласт Сосна Керамзитобетон Бензин Спирт Нефть Смазочное масло Лед Вода Цемент Песок Бетон Гранит Алюминий Сталь Серебро Свинец Ртуть Золото Платина		1,173 1,251 1,293 1,429 1,783 100 450 500 700 790 800 900 916 1000 1400 1600 2400 2500 2700 7800 10500 11350 13350 19300 21400

* - здесь и далее в таблицах значения показателей для материалов указываются средние.

Среднюю объемную плотность ρ _ср  вычисляют по формуле:

ρ _о = m/V,     г/см³, или кг/м³.

Относительная плотность ρ _от – отношение плотности вещества ρ к плотности ρ _эт эталонного вещества

ρ_от = ρ/ ρ_эт.

Обычно сравнивают плотности материалов с плотностью воды, равной 1000 кг/м³ при температуре 4^оС.

Плотность льда меньше плотности воды, составляя при 0 °С 916,8 кг/м³, поэтому лед и плавает на поверхности воды.

Насыпная плотность ρ_н– количество вещества в единице объема дисперсных материалов (песок, цемент, керамзит,...). На ее величину влияют поры внутри самого материала и пустоты между частицами материала.

Минимальные значения плотности имеют газы, а максимальные - металлы и сплавы (табл. 2.2).

Плотность вещества растет с увеличением давления и, как правило, убывает с ростом температуры. При переходе вещества из жидкого в газообразное и из твердого в жидкое плотность вещества скачкообразно уменьшается (исключение - вода).

Плотность вещества взаимосвязана с другими показателями свойств материалов (табл. 2.3, рис.2.2 и 2.3).

Таблица 2.3

Взаимосвязь плотности с другими показателями

№	Перечень показателей, на которые влияет плотность	Влияние* повышения плотности на показатели материалов
1	Прочность	повышается
2	Влагопоглощение	уменьшается
3	Обрабатываемость резанием	затрудняется
4	Теплоизоляционные свойства	ухудшаются
5	Транспортные издержки	повышаются
6	Производительность труда при строительстве	снижается

* - чаще всего

Пористость – степень заполнения объема материала порами:

П=(ρ  - ρ_о) / ρ,

где  ρ- истинная плотность материала, т.е. материала, находящегося в абсолютно плотном состоянии;

 ρ _о   – объемная плотность материала.

Величина пористости П и размер пор (структура) существенно влияют на прочность материала:

s_ф =s_o (1-АП),

где s_ф и  s_o- прочность пористого (фактического) и беспористого материала;

А - коэффициент структуры.

Следовательно, более пористые материалы имеют более низкую прочность (рис. 2.2) по сравнению с материалами, имеющими меньше пор.