Климатические воздействия на материалы и технические системы, страница 8

Молекулы воды являются диполями и обладают полярным характером. Вода из одного состояния в другое переходит при определенном давлении и температуре. Максимальную плотность, вода имеет в жидком состоянии при +4°С. Масса 1 мл воды, при указанной температуре, равна 1г. Повышение или понижение температуры приводит к расширению воды и уменьшению ее плотности. В жидком состоянии вода характеризуется следующими основными физическими параметрами: плотностью, вязкостью и поверхностным натяжением. При увеличении температуры значения всех перечисленных параметров уменьшаются.

Как уже указывалось, абсолютно чистой воды в природе не бывает. Она – представляет собой химически активное соединение, легко вступающее в реакции со многими веществами. По количеству содержащихся примесей различают дождевую воду (осадки), воду рек и озер, морскую и подземную воды.

Вода рек и озер содержит растворенные в ней примеси. Так, например, в 1 л воды р Нил содержится 1,58 г примесей.

Морская вода характеризуется большим содержанием солей. В среднем можно считать, что в 1 л морской воды содержится от 8 до 39 г растворимых веществ. Вода океанов по своему составу более постоянна, и в 1 г содержится от 33 до 39 г. растворимых веществ, в том числе около 24 г поваренной соли.

Содержание примесей в атмосферных осадках зависит от географических природных зон и степени загрязнения воздуха, поскольку они набирают эти примеси как в слое их образования, так и при выпадении в подоблачном слое.

Знание составов различных вод позволяет учитывать их влияние на свойства и устойчивость материалов, применяемых в конструкциях технических систем, которые могут, как непосредственно погружаться в воду, так и подвергаться воздействию брызг, тумана, дождя и снега.

Влияние воды и влаги на электроизоляционные материалы часто характеризуют понятиями влагостойкость и водостойкость, для оценки которых пользуются рядом физических, электрических и механических параметров. Основным параметром, характеризующим влагостойкость, является степень гигроскопичности материала. Гигроскопичностью принято называть способность материалов поглощать влагу из воздуха. Она характеризуется степенью гигроскопичности (Г), которая показывает, какой процент влаги впитывает единица массы сухого материала при пребывании в условиях 97…100% относительной влажности:

где G₁ вес увлажненного образца, г; G₂ - вес сухого образца, г.

В отличие от влагостойкости водостойкость характеризуется не степенью гигроскопичности, а водопоглощаемостью, которая показывает, какой процент воды впитывает единица массы cуxoгo материала при пребывании в воле:

Водопоглощаемость бумаги доходит до 60%, а у нейтральных диэлектриков около 0…0,05%. В силу полярного строения молекулы воды притягиваются молекулами полярных веществ (этим объясняется наличие капель воды на поверхности стекла - ионного диэлектрика). Материалы, имеющие нейтральное строение молекул (парафин), не притягивают молекул воды.

Первая форма взаимодействия влаги с материалом характеризуется поглощением влаги различными материалами с разной скоростью. При этом механизм поглощения влаги зависит от свойств материала. Если материалы поглощают влагу из парообразного или жидкого состояний виды своим поверхностным слоем, то это явление носит название адсорбции. Оно характерно для некоторых видов стекла, кварца, керамики и т. д. Когда поглощение влаги изоляционными материалами заключается в проникновении молекул воды в структуру вещества по межмолекулярным каналам, имеет место явление, называемое активированной сорбцией. Оно характерно для многих органических изоляционных материалов, у которых одновременно с диффузией водяных паров происходит частичное растворение вещества.

Если молекулы воды поглощаются поверхностью через капилляры и поры, то имеет место неактивированная сорбция. При высокой влажности материалы с тонкими капиллярами (бумага, картон, дерево) могут поглощать влагу путем капиллярной конденсации.