Cualquiera de los materiales tiene propiedades físicas, mecánicas, termofísicas, de resistencia, químicas, hidrofísicas y muchas otras. Pero en este artículo analizaremos específicamente el primero: las propiedades físicas del material. Demos una definición, enumeremos específicamente lo que se esconde debajo de ellos y también describamos en detalle cada una de las propiedades.
Definición
Propiedades físicas de un material - todas las propiedades que son inherentes a las sustancias sin acción química sobre ellas.
Cualquier material permanece sin cambios (por sí mismo) bajo una condición: siempre que su composición no cambie, así como la estructura de sus moléculas. Si la sustancia no es molecular, su composición y el enlace entre los átomos siguen siendo los mismos. Y ya las diferencias en las propiedades físicas y otras características del material ayudan a separar las mezclas que lo componen.
También es importante saber que las propiedades físicas de un material pueden ser diferentes para sus diversos materiales agregados. Diga térmico, eléctrico, mecánico, físico, ópticolas propiedades de la materia dependen de la dirección elegida en el cristal.
Rellenando el término
Las propiedades físicas de la materia incluyen:
- Viscosidad.
- Punto de fusión.
- Densidad.
- Punto de ebullición.
- Conductividad térmica.
- Color.
- Coherencia.
- Permeabilidad dieléctrica.
- Absorción.
- Capacidad calorífica.
- Problema.
- Radiactividad.
- Inductancia.
- Rizado.
- Conductividad eléctrica.
Y las propiedades físicas del material están representadas principalmente por lo siguiente:
- Densidad.
- Vacío.
- Porosidad.
- Higroscopicidad.
- Permeabilidad al agua.
- Retorno de humedad.
- Absorción de agua.
- Resistente al aire.
- Resistencia a las heladas.
- Resistencia térmica.
- Conductividad térmica.
- Retardante de fuego.
- Refractariedad.
- Resistencia a la radiación.
- Resistencia química.
- Durabilidad.
Las propiedades físicas, químicas y tecnológicas de los materiales son igualmente importantes. Pero analizaremos la primera categoría con más detalle. Vamos a presentar las características de las propiedades físicas más importantes de los materiales estructurales.
Densidad
Una de las propiedades más importantes en la ciencia de los materiales. La densidad se divide en tres categorías:
- Cierto. Masa por unidad de volumenmaterial que se considera absolutamente denso.
- Promedio. Esto ya es la masa de una unidad de volumen en el estado natural del material (con poros y huecos). Por lo tanto, la densidad promedio de los productos del mismo material puede ser diferente, según el vacío y la porosidad.
- A granel. Se utiliza para materiales sueltos: arena, piedra triturada, cemento. Esta es la relación entre la masa de materiales granulares y en polvo y el volumen total que ocupan (el espacio entre las partículas también se incluye en los cálculos).
La densidad del material afecta sus características tecnológicas: resistencia, conductividad térmica. Dependerá directamente de la porosidad y la humedad. Con el aumento de la humedad, respectivamente, la densidad aumentará. Este es también un indicador característico para determinar la rentabilidad del material.
Porosidad
Entre las propiedades físicas, tecnológicas y mecánicas de los materiales, la porosidad no es la última. Este es el grado de llenado de poros del volumen del producto.
En este contexto, los poros son las células más pequeñas llenas de agua o aire. Pueden ser grandes o pequeños, abiertos o cerrados. Si los pequeños poros, por ejemplo, se llenan de aire, esto aumenta las propiedades de aislamiento térmico del material. El valor de la porosidad ayuda a juzgar otras características importantes: durabilidad, resistencia, absorción de agua, densidad.
Los poros abiertos se comunican tanto con el medio ambiente como entre sí, se pueden llenar artificialmente con aguacuando el material se sumerge en un líquido. Suele alternar con los cerrados. En los materiales que absorben el sonido, por ejemplo, la porosidad abierta y la perforación se crean artificialmente para lograr una absorción más intensa de la energía del sonido.
La distribución y el tamaño de los poros cerrados se caracterizan de la siguiente manera:
- Curva integral de distribución del volumen de poros por unidad de volumen a lo largo de sus radios.
- Curva de distribución de volumen de poro diferencial.
Vacío
Seguimos considerando las propiedades físicas de los materiales (densidad, resistencia a las heladas y otras). El siguiente es el vacío. Este es el nombre del número de vacíos que se forman entre los granos individuales de material suelto y desmenuzable. Esto es piedra triturada, arena, etc.
Permeabilidad al agua
La permeabilidad al agua es la capacidad de un material para liberar líquido cuando se seca y absorber agua cuando está mojado.
Durante el estudio de las propiedades físicas de los materiales, debe prestar atención al hecho de que la saturación con agua puede ocurrir de dos maneras: cuando se expone a una sustancia en estado líquido o cuando se expone solo a su vapor.
De aquí surgen otras dos propiedades importantes: la higroscopicidad y la absorción de agua.
Higroscopicidad
¿Cómo se determina esta propiedad física de los materiales en la ciencia de los materiales? Higroscopicidad - la capacidad de absorber el vapor de agua y mantenerlos dentrodebido a la condensación capilar. Depende directamente de la humedad relativa y la temperatura del aire, el tamaño, la variedad y el número de poros de la sustancia, su naturaleza.
Si un material atrae activamente moléculas de agua con su superficie, entonces se llama hidrofílico. Si el material, por el contrario, los repele de sí mismo, entonces se llama hidrofóbico. Además, algunos materiales hidrofílicos son altamente solubles en agua, mientras que los materiales hidrofóbicos resisten los efectos de los medios acuosos.
Absorción de agua
Si hablamos brevemente sobre las propiedades físicas de los materiales de construcción, no podemos dejar de mencionar la absorción de agua: la capacidad de retener y absorber líquidos. La propiedad se caracteriza por el volumen de agua absorbido por un material seco cuando está completamente sumergido en agua. Expresado como porcentaje de la masa (material).
La absorción de agua será menor que la verdadera porosidad del producto, ya que un cierto número de poros del mismo permanecen cerrados. Por lo tanto, variará de su número, volumen, grado de apertura. La naturaleza del material, su hidrofilicidad también afectará el valor.
Como resultado de la saturación del material con agua, sus otras propiedades físicas a veces cambian significativamente: la conductividad térmica y la densidad aumentan, el volumen aumenta (típico de la arcilla, la madera), la resistencia disminuye debido a la ruptura de los enlaces entre los partículas.
Retorno de humedad
Esta es la capacidad de un material para liberar humedad en el medio ambiente. Estar enel aire, las materias primas y los productos retienen su humedad solo bajo ciertas condiciones: en la humedad relativa del aire en equilibrio. Si el indicador está por debajo de este valor, entonces el material comienza a liberar humedad a la atmósfera, para secarse.
La velocidad de este proceso depende de varios factores: de la diferencia entre la humedad del propio material y la del aire (cuanto mayor, más intenso el secado), de las propiedades del material sí mismo - su porosidad, naturaleza, hidrofobicidad. Así, una materia prima con poros grandes, hidrofóbica será más fácil de dar líquido que un material hidrofílico, con poros pequeños.
Resistencia al aire
La resistencia al aire es la capacidad de un material para resistir el secado y la humectación sistemáticos y repetidos durante mucho tiempo sin pérdida de su densidad mecánica, así como sin una deformación significativa.
Algunos materiales comienzan a hincharse cuando se humedecen periódicamente, algunos se encogen, otros se deforman demasiado. La madera, por ejemplo, está sujeta a deformaciones alternas. El cemento que se seca con humedad con frecuencia tiende a romperse y desmoronarse.
Permeabilidad al agua
Esta es una propiedad física: la capacidad de los materiales para pasar líquido bajo presión a través de ellos. Se caracteriza por el volumen de agua, que pasa por 1 metro cuadrado en 1 hora. m de material bajo presión de 1 MPa.
Es importante señalar que también existen materiales completamente impermeables. Estos son acero, betún, vidrio, los principales tipos de plásticos.
Resistencia a las heladas
Una propiedad física importante en la realidad rusa. Este es el nombre de la capacidad de un material saturado con agua para resistir la congelación y descongelación alternadas repetidas sin una disminución significativa en la resistencia, la aparición de signos visibles de destrucción.
La destrucción durante este proceso a menudo se debe al hecho de que, al congelarse, el agua aumenta su volumen en aproximadamente un 9%. Al mismo tiempo, su mayor expansión al pasar a hielo se observa a -4 °C. Al llenar los poros del material con agua, su expansión y congelación, las paredes de los poros experimentan un daño significativo, lo que conduce a la destrucción del material.
En consecuencia, la resistencia a las heladas determinará el grado de saturación de los poros con agua, su densidad. Son los materiales densos los que se consideran resistentes a las heladas. De los porosos, solo se pueden atribuir a esta categoría aquellos que se distinguen por una gran presencia de poros cerrados. O cuyos poros no tengan más del 90 % de agua.
Las propiedades físicas pueden representar capacidades importantes de los materiales. Algunos de ellos ya los hemos discutido en detalle en el artículo. Esta es la capacidad de resistir el frío, el llenado repetido con agua y el secado, retener, absorber, liberar líquido y otras características importantes.
