
Hodnocení:
|
8.00 / 10 (2 hlasů)
|
Autor:
|
Martin Bulín
|
Vloženo:
|
18. 02.2011
|
Otevřeno:
|
12564x
|
|
|
 |
Fyzika
Struktura a vlastnosti pevných látek
|
- látky krystalické a amorfní
- ideální krystalická mřížka, poruchy krystalické mřížky
- deformace, druhy deformací, křivka deformace, Hookův zákon
- teplotní délková a objemová roztažnost pevných látek
|
- zachovávají tvar a objem
- základní rozdělení: krystalické, amorfní
Krystalické pevné látky - pravidelné uspořádání částic
- dalekodosahové uspořádání
- monokrystaly jsou anizotropní (= závisí na směru vzhledem ke stavbě)
- polykrystaly jsou tvořeny ze zrn a jsou izotropní (= ve všech směrech mají stejné vlastnosti)
- mezi polykrystaly patří všechny kovy
Amorfní pevné látky - částice jsou na krátkou vzdálenost od sebe → krátkodosahové uspořádání
- sklo, pryskyřice, vosk, asfalt, mnohé plasty, saze, polymery (pryž, kaučuk, bavlna, celofán)
- izotropní
Krystalová mřížka - model uspořádání částic v krystalu, soustava pravidelně rozložených částic pevné látky
- základ: elementární buňka (rovnoběžnostěn – nejjednodušší: krychle)
- body jen vrcholy krychle (8)
- 3 typy:
- PROSTÁ (primitivní)
- na jednu buňku připadá jeden atom (každý vrchol buňky je společný osmi buňkám)
- např. polonium alfa
- PLOŠNĚ CENTROVANÁ
- vrcholy krychle a středy stěn (14)
- na jednu buňku připadají 4 atomy (každý vrchol buňky je společný osmi buňkám, každá stěna dvěma buňkám)
- např. Al, Cu, N, Au
- PROSTOROVĚ CENTROVANÁ
- vrcholy krychle a střed krychle (9)
- na jednu buňku připadají dva atomy (každý vrchol buňky je společný osmi buňkám, „prostřední“ atom náleží pouze k dané buňce)
- např. Li, Na, K, Cr, Si, diamant
- délka hrany základní buňky (krychle) = mřížkový parametr a
 Poruchy krystalové mřížky - bodové poruchy
- vakance (neobsazení rovnovážné polohy, chybí částice → kmitání částic)
- intersticiální porucha (stejná částice mimo krystalovou mřížku)
- příměs (částice navíc)
- v daném místě (bodě) je „něco“ navíc nebo tam „něco“ chybí. Na základě těchto poruch lze vysvětlit vlastnosti polovodičů (i když u polovodičů se nejedná o poruchu, ale o záměr) - např. změna elektrického odporu, …
- čárové (dislokace)
- porušení pravidelnosti podél jedné čáry (linie). Tyto poruchy mají vliv na mechanické vlastnosti - elastická a plastická deformace, …
- objemové
- v krystalu je „něco“ jiného - špína, neroztavený kus jiného krystalu, …
Deformace - změna tvaru, objemu, rozměrů tělesa
- pružná deformace = dočasná – gumový míček, houbička
- tvárná deformace = trvalá – modelína, plech
- tahem, tlakem, kroucením, smykem, ohybem
Druhy deformací - deformace tahem
 - lano jeřábu, výtahu, pružina siloměru
- lis, pilíře
- deformace tlakem



- deformace kroucením
- dvojice sil

Křivka deformace - graf závislosti normálového napětí na relativním prodloužení
- A … mez úměrnosti (platí Hookův zákon)
- B … mez pružnosti (pružná deformace)
- C … mez kluzu (průtažnosti)
- D … mez zpevnění
- E … mez pevnosti
- křivka deformace je různá pro různé látky a podle jejího tvaru je možno vybrat nejvhodnější materiál (pevný, křehký, …) pro daný účel (stavba, konstrukce)
Normálové napětí - Fp, síly pružnosti, vznikají při deformaci tahem v libovolném průřezu tělesa
- normálové napětí Gn … charakterizuje stav napjatosti tělesa
- Gn = Fp / S [Pa]
- Gp … mez pevnosti – po překročení je těleso trvale deformováno
- Ge … mez pružnosti – do meze pružnosti je deformace dočasná
Relativní prodloužení - ε = Δl / l1 * 100%
- l1 … počáteční délka
- Δl … změna délky
Hookův zákon - „Při pružné deformaci tahem je normálové napětí přímo úměrné relativnímu prodloužení.“
- Gn = E * ε
- E … model pružnosti v tahu, E = 220 GPa
- Hookův zákon platí i pro deformaci tlakem
- ocel: meze pružnosti a pevnosti daleko od sebe
- sklo: meze pružnosti a pevnosti blízko u sebe
Teplotní délková a objemová roztažnost pevných látek - Délková
- prodloužení tělesa je přímo úměrné změně teploty a počáteční délce
- Δl = α * l0 * Δt
 - α … součinitel teplotní délkové roztažnosti [ K-1 ]
- l = l0 (1 + α * Δt)
- Objemová
- ΔV = V0 * Δt * β
- β … součinitel teplotní objemové roztažnosti
- β = 3α
- V = V0 (1 + β * Δt)
|