Minden tárgy, ami körülveszi az embert, egy bizonyos alapanyagból készül. Különféle anyagokként szolgál. A hatékonyabb használat érdekében mindenekelőtt alaposan meg kell vizsgálnia a rejlő tulajdonságaikat és jellemzőit.
Tulajdontípusok
Jelenleg a kutatók az anyagtulajdonságok három fő típusát azonosították:
- fizikai;
- vegyi;
- mechanikus.
Mindegyik egy adott anyag bizonyos jellemzőit írja le. Ezek viszont kombinálhatók, például az anyagok fizikai és kémiai tulajdonságait fizikai és kémiai tulajdonságokká egyesítik.
Fizikai tulajdonságok
Az anyagok fizikai tulajdonságai jellemzik szerkezetüket, valamint a külső környezetből származó (fizikai természetű) folyamatokhoz való viszonyukat. Ezek a tulajdonságok a következők lehetnek:
- A szerkezet sajátos jellemzői és a szerkezeti jellemzők - igaz,átlagos és térfogatsűrűség; zárt, nyitott vagy teljes sűrűség.
- Hidrofizikai (vízre vagy fagyra reagáló) - vízfelvétel, nedvességveszteség, páratartalom, fagyállóság.
- Hőfizikai (hő vagy hideg hatására keletkező tulajdonságok) - hővezetőképesség, hőkapacitás, tűzállóság, tűzállóság stb.
Mindegyik az anyagok és anyagok alapvető fizikai tulajdonságaira vonatkozik.
Speciális jellemzők
A valódi sűrűség az anyagok fizikai tulajdonsága, amelyet az anyag tömegének és térfogatának aránya fejez ki. Ebben az esetben a vizsgált objektumnak abszolút sűrűségűnek kell lennie, azaz üregek és pórusok nélkül. Az átlagos sűrűséget fizikai mennyiségnek nevezzük, amelyet az anyag tömegének a térben elfogl alt térfogatához viszonyított aránya határoz meg. Ennek a tulajdonságnak a kiszámításakor az objektum térfogata magában foglalja az összes belső és külső pórust és üreget.
A laza anyagokat az anyagok olyan fizikai tulajdonsága jellemzi, mint a térfogatsűrűség. Egy ilyen vizsgálati tárgy térfogata nemcsak az anyag porozitását foglalja magában, hanem az anyag elemei között kialakuló üregeket is.
Az anyag porozitása egy olyan érték, amely az anyag teljes térfogatának pórusokkal való kitöltésének mértékét fejezi ki.
Hidrofizikai tulajdonságok
A víznek vagy fagynak való kitettség következményei nagymértékben függenek a víz sűrűségének és porozitásának mértékétől, amelyek befolyásolják a vízfelvétel szintjét,vízáteresztő képesség, fagyállóság, hővezető képesség stb.
A vízabszorpció az anyag azon képessége, hogy felszívja és megtartja a nedvességet. Ebben fontos szerepet játszik a nagy porozitás.
A nedvességvisszaadás a vízfelvétellel ellentétes tulajdonság, vagyis a nedvesség visszavezetése felől jellemzi az anyagot a környezetébe. Ez az érték fontos szerepet játszik bizonyos anyagok, például építőanyagok feldolgozásában, amelyeknek magas a páratartalma az építési folyamat során. A nedvesség felszabadulásának köszönhetően addig száradnak, amíg páratartalmuk megegyezik a környezetével.
A higroszkóposság egy olyan tulajdonság, amely biztosítja, hogy egy tárgy kívülről felszívja a vízgőzt. Például a fa sok nedvességet képes magába szívni, aminek következtében megnő a súlya, csökken a szilárdsága és megváltozik a mérete.
A zsugorodás vagy zsugorodás az anyagok hidrofizikai tulajdonsága, amely a szárítás során térfogatának és méretének csökkenésével jár.
A vízállóság az anyag azon képessége, hogy a nedvesség hatására megőrzi szilárdságát.
A fagyállóság a vízzel telített anyag azon képessége, hogy ellenáll az ismételt fagyasztásnak és felengedésnek anélkül, hogy csökkentené a szilárdság és a tönkremenetel szintjét.
Termofizikai tulajdonságok
Amint fentebb említettük, ezek a tulajdonságok a hőnek vagy hidegnek való kitettség anyagokra és anyagokra gyakorolt hatásait írják le.
A hővezető képesség egy tárgy azon képessége, hogy a vastagságán keresztül hőt ad át a felületről a felületre.
A hőkapacitás az anyag olyan tulajdonsága, amely bizonyos mennyiségű hő elnyelését biztosítja hevítéskor, és ugyanennyi hő leadását hűtéskor.
A tűzállóság egy anyag fizikai tulajdonsága, amely leírja, hogy mennyire ellenáll a magas hőmérsékletnek és a tűzben lévő folyadékoknak. A tűzállósági szinttől függően az anyagok és anyagok lehetnek tűzállóak, lassan égőek és gyúlékonyak.
A tűzállóság egy tárgy azon képessége, hogy ellenáll a magas hőmérsékletnek való hosszan tartó expozíciónak anélkül, hogy megolvadna és deformálódna. A tűzállóság mértékétől függően az anyagok lehetnek tűzállóak, tűzállóak és olvadóak.
A gőz- és gázáteresztő képesség az anyagok fizikai tulajdonsága, hogy nyomás alatt levegőgázokat vagy vízgőzt engednek át magukon.
Kémiai tulajdonságok
A kémiai tulajdonságokat olyan tulajdonságoknak nevezzük, amelyek leírják az anyagok azon képességét, hogy reagáljanak a környezeti hatásokra, ami kémiai szerkezetük megváltozásához vezet. Ezenkívül ezek a tulajdonságok magukban foglalják az anyagokat más tárgyak szerkezetére gyakorolt hatásuk alapján is. A kémiai tulajdonságok szempontjából az anyagokat az oldhatóság, a sav- és lúgállóság, a gázállóság és a korrózióállóság jellemzi.
Az oldhatóság egy anyag vízben, benzinben, olajban, terpentinben és más oldószerekben való oldódási képességére utal.
Savval szembeni ellenállás az anyag ellenállásának szintjét jelziásványi és szerves savak.
Az anyagok technológiai feldolgozása során figyelembe veszik az alkáli rezisztenciát, mivel segít felismerni azok természetét.
A gázellenállás egy tárgy azon képességét jellemzi, hogy ellenálljon a légkör részét képező gázokkal való kölcsönhatásnak.
A korróziógátló index segítségével megtudhatja, hogy a külső környezetnek való kitettségből eredő korrózió mennyire tönkreteheti az anyagot.
Mechanikai tulajdonságok
A mechanikai tulajdonságok az anyagok reakciói a rájuk ható mechanikai terhelésekre.
Az anyagok fizikai és mechanikai tulajdonságai gyakran átfedik egymást, de számos tisztán mechanikai tulajdonság létezik. A mechanika oldaláról az anyagokat a rugalmasság, szilárdság, keménység, plaszticitás, fáradtság, törékenység stb. jellemzik.
A rugalmasság a (szilárd) testek azon képessége, hogy ellenálljanak a térfogatuk vagy alakjuk megváltoztatását célzó hatásoknak. A nagy rugalmassági értékű tárgy ellenáll a mechanikai igénybevételnek, képes önjavítani, és az expozíció megszűnése után visszatér eredeti állapotába.
A szilárdság azt jelzi, hogy az anyag mennyire ellenáll a törésnek. Egy adott tárgyra vonatkozó maximális értékét szakítószilárdságnak nevezzük. A plaszticitás a szilárdsági mutatókra is utal. Ez egy olyan tulajdonság (a szilárd testekre jellemző), hogy kívülről érkező erők hatására visszavonhatatlanul megváltoztatja (deformálja) megjelenését.
A kifáradás egy halmozott folyamat, amelyben az ismétlődő mechanikai hatások következtében megnő az anyag belső feszültségének szintje. Ez a szint addig növekszik, amíg át nem lépi a rugalmassági határt, amitől az anyag elkezd lebomlani.
Az egyik leggyakoribb tulajdonság a keménység. Egy objektum behúzással szembeni ellenállásának szintjét jelzi.
A fizikai tulajdonságok meghatározásának módszere
Az anyag bizonyos fizikai tulajdonságainak megismerésére különféle módszereket alkalmaznak, amelyek mindegyike egy bizonyos mutató tanulmányozására irányul.
Az anyagminta sűrűségének meghatározásához gyakran használják a hidrosztatikus mérési módszert. Ez magában foglalja az anyag térfogatának mérését az általa kiszorított folyadék tömegével. A valódi sűrűséget matematikailag úgy számítják ki, hogy egy objektum tömegét elosztják annak abszolút térfogatával.
A vízfelvétel mennyiségének meghatározására irányuló kísérlet több szakaszban történik. Mindenekelőtt lemérnek egy anyagmintát, megmérik a méreteit és kiszámítják a térfogatot. Ezt követően 48 órára vízbe merítjük, hogy folyadékkal telítődjön. 2 nap elteltével a mintát kivesszük a vízből és azonnal lemérjük, majd matematikailag kiszámítjuk az anyag vízfelvételét.
Az anyagok fizikai tulajdonságainak meghatározására szolgáló legtöbb módszer a gyakorlatban speciális képletek használatán múlik.
A kémiai tulajdonságok meghatározása
Az anyagok összes alapvető kémiai tulajdonságát a vizsgálat tárgyának különféle reagensekkel való kölcsönhatásának feltételeinek megteremtése határozza meg. Az oldhatóság meghatározásához vizet, olajat, benzint és egyéb oldószereket használnak. Az oxidáció szintjét és a korrózióra való érzékenységet különféle oxidálószerek segítségével határozzák meg, amelyek elősegítik az általános, petting és szemcseközi reakciókat.
Mechanikai jellemzők meghatározása
Az anyagok mechanikai tulajdonságai nagymértékben függnek szerkezetüktől, a rájuk ható erőktől, a hőmérséklettől és a külső nyomástól. Az anyagok szinte minden mechanikai jellemzőjét laboratóriumi vizsgálatok során állapítják meg. Ezek közül a legegyszerűbbek a feszítés, összenyomás, csavarás, terhelés és hajlítás. Így például az anyag szakítószilárdságát a hajlításban és a nyomásban hidraulikus prés segítségével határozzuk meg.
Emellett a mechanikai tulajdonságok meghatározásakor speciális képleteket is alkalmaznak, amelyek gyakran egy tárgy tömegén és térfogatán alapulnak.
