35. Теплоемкость материалов

Теплоемкостью наз кол-во теплоты, необходимое для нагревания 1 массы в-ва на 1 градус. Если в систему ввести бесконечно малое кол-во теплоты dQ и ее тем-ра повысится на величину dT, то теплоемкость системы выражается в виде Теплоемкость, отнесенную к массе (m), наз удельной теплоемкостью. В зависимости от усл нагревания или охлаждения в-ва различают теплоемкость при постоянном объеме Q_V и теплоемкость при постоянном давлении Q_P. Кол-во теплоты, переданное телу при постоянном объеме, равно приращению внутр энергии тела Q_V = U. Кол-во теплоты, переданное телу при постоянном давлении, равно приращению энтальпии тела Q_Р = Н. Для опред-я удельной теплоемкости применяют, как правило, калориметрические методы с этой целью испытуемый образец массой m нагревают до температуры T₂, затем его помещают в калориметр с жид-тью, после чего опред-т кол-во теплоты, переданное образцом жид-ти за время, пока тем-ра образца и жид-ти не сравняются (Т₁)  - поправка, учитывающая потери теплоты в окружающую среду, Удельную теплоемкость образца . Для металлов можно исп-ть метод импульсного нагрева. Образец кратковременно нагревают импульсом тока и опр-т приращение тем-ры.

36. Теплопроводность материалов.

Теплопроводность – св-во материалов пропускать теплоту через свою толщину. Явление теплопроводности заключ в том, что кинетическая энергия атомов и молекул,к-рая опред-т тем-ру тела при их взаимодействии др с др передается из более нагретых областей к менее нагретым обл тела. Теплопроводность материала оценивается кол-ом теплоты, проходящим через образец материала толщиной 1 м, площадью 1 м² за 1 час при разности тем-р на противоположных плоскопараллельных поверхностях образца в 1 градус. Теплопроводность материалов зависит от многих факторов: природы материала, стр-ры, степени пористости, хар-ра пор, влажности и средней тем-ры, при к-рой происходит передача теплоты. Теплопроводность материалов зависит от наличия в них примесей, дефектов, вида переносчиков теплоты (фононы, электроны и др.) и механизма их рассеяния. поток теплоты. Сущ несколько методов опред-я коэф-та теплопроводности, среди к-рых абсолютный метод яв-ся наиболее точным. При исп-и данного метода, плоский образец известной толщины и площади поперечного сечения зажимают между метал-ими блоками, изготовленными из материала с высокой теплопроводностью, в к-рые вставлены датчики тем-р «холодной» и «горячей» сторон образца. В один блок вмонтирован электронагреватель, тепловая мощность которого рассчитывается по измеряемым во внешней цепи току и напряжению питания (Q = IU), помещаем в вакуум. Сущ неразрушающий ускоренный метод опред-я коэф-та теплопроводности, к-рый заключается в создании одностороннего кратковременного теплового импульса на поверхности образца и регистрации изменения тем-ры на этой поверхности.

37.Температурный коэффициент расширения.

Тем-рным расширением наз эффект изменения размеров тела с изменением тем-ры при постоянном давлении. Тем-рным коэф-том объемного расширения () наз относительное изменение объема при нагревании тела на 1 градус: где V – объем тела;dV – изменение объема тела при изменении его тем-ры на величину dT. Термическое расширение тв тел определ-ся их стр-рным строением. Для анизотропных в-в тем-рное расширение хар-ся тем-рным коэф-том линейного расширения (ТКЛР). где l₀ – начальная длина образца; l – длина образца при тем-ре Т. Для изотропных матер-в тем-рный коэф-т линейного расширения связан с коэф-том объемного расширения () соотношением: = 3. У больш-ва матер-в тем-рный коэф-т линейного расширения зависит от тем-ры. В технике обычно имеет знач средний тем-рный коэф-т линейного расширения ( ): . Единица измерения всех тем-рных коэф-в расширения К^-1. ТКЛР измеряют неск.м-ми. При измерениях компораторными методами на образец наносят две метки, нагревают образец до определ-й тем-ры и с помощью микроскопа опред-т величину сдвига меток. При применении рычажного метода один конец образца закрепляют, а др конец давит на рычаг, к к-ому закреплено устройство для регистрации удлинения. Чаще всего образец в виде стержня помещают в кварцевую трубку и нагревают в печи. Через кварцевый стержень (коэф-т термического расширения к-рого практически равен нулю) изменение длины образца передается тензометру, к-рый показывает величину изменения длины. В общем случае ТКЛР зависит от давления, тем-ры, хим состава, стр-ры тела и его фазового состояния.