76. Механические свойства

Механические свойства материалов, определяют их поведение под действием механической нагрузки. Основные механические свойства твердых тел – деформационные (жесткость, пластичность, ползучесть, твердость), прочностные (предел прочности, долговечность, работа разрушения при ударном воздействии), фрикционные (коэф. трения и износа); для жидкостей основное механические свойства – вязкость. Значения показателей механические свойства не являются физ. постоянными вещества; они могут зависеть от формы и размеров изделия, условий испытания, состава окружающей среды, состояния поверхности испытуемого образца. Поэтому для сравнения различных материалов по механическим свойствам важно строго стандартизировать условия и режим их определения.

Механические свойства могут изменяться во времени. Для многих материалов (монокристаллич., ориентированных и армированных пластиков, волокон) характерна резкая анизотропия механических свойств. Хотя механические свойства зависят от сил взаимодействия между частицами (ионами, атомами, молекулами), составляющими вещество, прямое их сопоставление со структурными характеристиками затруднено из-за дефектов кристаллич. структуры и неоднородностей, присущих реальным веществам.

По механическим свойствам различают следующие основные типы материалов: 1) жесткие и хрупкие (чугуны, высокоориентированные волокна, камни), для них характерны модули Юнга > 10 ГПа и низкие разрывные удлинения; 2) твердые и пластичные (мягкие стали, некоторые цветные металлы), для них характерен модуль Юнга > 2 ГПа; 3) эластомеры (резины) – низкомодульные вещества (0,1-2 МПа, способные к огромным обратимым деформациям); 4) вязкопластичные среды, способные к неограниченным деформациям и сохраняющие приданную им форму после снятия нагрузки (глины, пластичные смазки, бетонные смеси); 5) жидкости, расплавы солей, металлов, полимеров, способные к необратимым деформациям (течению) и принимающие заданную форму

76. Тепловые свойства

У большинства твердых тел теплоёмкость С при комнатных температурах приближённо подчиняется Дюлонга и Пти закону: С = 3R кал/моль (R - газовая постоянная). Закон Дюлонга и Пти - следствие того, что за тепловые свойства твердого тела при высоких температурах ответственны колебательные движения атомов, подчиняющиеся закону равнораспределения (средняя энергия, приходящаяся на одну колебательную степень свободы, равна kT). Наблюдаемые при высоких температурах отклонения от закона Дюлонга и Пти объясняются повышением роли ангармонизма колебаний. Понижение температуры приводит к уменьшению теплоёмкости; благодаря квантовому "замораживанию" средняя энергия колебания Ek, определяемая выражением: , меньше kT. При самых низких температурах часть теплоёмкости, обусловленная колебаниями решётки, С ~ T³. Колебательная часть теплоёмкости твердого тела может быть представлена как теплоёмкость газа фононов.

Теплопроводность зависит от типа твердого тела. Металлы обладают значительно большей теплопроводностью, чем диэлектрики, что связано с участием электронов проводимости в переносе тепла. Теплопроводность – структурно чувствительное свойство. Коэффициент теплопроводности зависит от кристаллического состояния (моно- или поликристалл), наличия или отсутствия дефектов.