Молекулярная физика. Тепловые явления. Основные положения молекулярно-кинетической теории, страница 6

Аморфные телатвердые тела, в которых атомы или молекулы расположены беспорядочно. Аморфные тела являются изотропными.

Плавлениепроцесс перехода вещества, находящегося в твердом состоянии, в жидкое состояние. Атомы и молекулы отделяются с поверхности твердого тела. Силы взаимодействия между частицами в жидком состоянии меньше, чем в твердом, поэтому для плавления необходимо сообщить твердому телу определенную энергию (теплоту). Для кристаллических тел плавление происходит при постоянной температуре и при нагревании твердого тела его температура не превысит температуру плавления пока все тело не расплавится. Для аморфных тел плавление представляет собой процесс постепенного уменьшения вязкости (размягчения) и происходит в широком интервале температур (нет строго определенной температуры плавления).

Кристаллизацияпроцесс перехода вещества из жидкого в твердое состояние (обратный плавлению).

Относительная деформация (e) – физическая величина, равная отношению изменения длины стержня при его растяжении или сжатии  Dl = ll0  к начальной длине стержня  l0. Определяющая формула

.

При малых растяжениях или сжатиях () деформации большинства тел упругие.

Механическое напряжение (s) – физическая величина, равная отношению модуля силы упругости к площади поперечного сечения тела. Определяющая формула

.

В системе СИ за единицу механического напряжения принимается  1 Па = 1 Н/м2.

При достаточно малых деформациях справедлив закон Гука (для механического напряжения). Механическое напряжение прямо пропорционально относительной деформации

.

Коэффициент пропорциональности, входящий в закон Гука, называется модулем упругости или модулем Юнга. Для определения модуля Юнга используется закон Гука при достаточно малых деформациях.

Связь жесткости  k  стержня с модулем Юнга

.

Некоторые механические свойства твердых тел описываются с помощью диаграммы растяжения – зависимости механического напряжения от относительной деформации цилиндрического образца при его растяжении (рисунок 9).

Рисунок 9

Предел пропорциональности (sп) – максимальное значение механического напряжения, при котором еще выполняется закон Гука (участок ОА).

Предел упругости (sуп) – максимальное значение механического напряжения, при котором еще не возникают заметные остаточные деформации (деформации остаются упругими – участок ОВ). Предел упругости очень незначительно (на сотые доли процента) превышает предел пропорциональности.

Если внешняя нагрузка такова, что механическое напряжение превышает предел упругости, то после снятия нагрузки образец хотя и укорачивается, но не принимает прежних размеров, а остается деформированным (остаточная относительная деформация соответствует отрезку  OG). Такие деформации называются пластическими.

Текучесть материала – явление увеличения длины образца без увеличения нагрузки, т. е. механического напряжения (участок CD).

Предел прочности (sпч)– максимальное значение механического напряжения, после которого происходит разрушение материала (точка Е). После достижения  sпч  напряжение быстро спадает и образец разрушается (точка F).

Пластичные материалыматериалы, у которых незначительные нагрузки вызывают пластические деформации. Примеры – мокрая глина, пластилин, свинец.

Хрупкие материалыматериалы, которые разрушаются при небольших деформациях. Примеры – стекло, фарфор, чугун. У хрупких материалов напряжение очень быстро растет с увеличением деформации, пластические деформации практически не наблюдаются. Они очень легко разрушаются под действием ударов. Одни и те же материалы могут быть как пластичными, так и хрупкими в зависимости от температуры, обработки и условий приложения нагрузки.