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

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

Плавление – процесс 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).

Кристаллизация – процесс 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 = l – l₀  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).

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

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

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

Хрупкие материалы – материалы, 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.