Izturība tajā, ko tā veido, īpašības, piemēri, eksperimenti

The elastīgums tas ir materiālu tehnoloģiskais īpašums, kas ļauj tiem deformēties pirms stiepšanās; tas ir, tā divu galu atdalīšana, nepastāvot agrīnam lūzumam garenās daļas vidū. Tā kā materiāls paildzinās, tā šķērsgriezums samazinās, kļūstot plānāks.

Tāpēc kaļamie materiāli tiek mehāniski apstrādāti, lai dotu tiem formālas formas (stieples, kabeļus, adatas utt.). Šūšanas mašīnās spoles ar spirālveida pavedieniem ir piemaisījumu materiālu piemēri; pretējā gadījumā tekstilšķiedras nekad nevarētu iegūt to raksturīgās formas.

Kāds ir materiālu elastības mērķis? Spēja aptvert lielos attālumus vai pievilcīgus dizainparaugus, lai izstrādātu instrumentus, rotaslietas, rotaļlietas; vai dažu šķidrumu, piemēram, elektriskās strāvas, transportēšanai.

Pēdējais pieteikums ir svarīgs piemērs materiālu, jo īpaši metālu, elastīgumam. Smalkie vara vadi (augšējais attēls) ir labi elektrības vadi, un kopā ar zeltu un platīnu ir pieejamas daudzas elektroniskās ierīces, lai nodrošinātu to darbību..

Dažas šķiedras ir tik labi (tikai dažu mikrometru biezumā), ka dzejas frāze "zelta mati" aizņem visu patieso nozīmi. Tas pats attiecas uz varu un sudrabu.

Necaurlaidība nebūtu iespējama īpašība, ja nebūtu molekulāro vai atomu pārkārtošanās, lai novērstu nejaušības stiepes spēku. Un, ja tas nebūtu, cilvēks nekad nebūtu zinājis kabeļus, antenas, tilti izzustu, un pasaule paliktu tumsā bez elektriskās gaismas (bez citām neskaitāmām sekām)..

Indekss

• 1 Kas ir elastīgums??
• 2 Rekvizīti
• 3 Piemērojamie metāli
  • 3.1. Metālu graudu un kristālisko struktūru izmērs
  • 3.2 Temperatūras ietekme uz metālu elastīgumu
• 4 Eksperimentējiet, lai izskaidrotu elastīgumu bērniem un pusaudžiem
  • 4.1 Košļājamā gumija un plastilīns
  • 4.2 Demonstrācija ar metāliem
• 5 Atsauces

Kāda ir elastība?

Atšķirībā no atjautības, elastīgums ir efektīvāks strukturāls pārkārtojums.

Kāpēc? Jo, ja virsma, kurā ir lielāka spriedze, cietai vielai ir vairāk līdzekļu, lai slīdētu tās molekulas vai atomus, veidojot loksnes vai plāksnes; tā kā, kad spriedze ir koncentrēta arvien mazākā šķērsgriezumā, molekulārajam slīdam jābūt efektīvākam, lai novērstu šo spēku.

Ne visas cietās vielas vai materiāli var to darīt, un tāpēc tie tiek pārtraukti, ja tiek veiktas stiepes pārbaudes. Iegūtie pārtraukumi ir vidēji horizontāli, savukārt kaļamā materiāla pārrāvumi ir koniski vai smaili, kas liecina par stiept.

Kaļķainie materiāli var arī pārvarēt stresa punktu. To var palielināt, ja temperatūra tiek paaugstināta, jo siltums veicina un atvieglo molekulārās slaidus (lai gan ir vairāki izņēmumi). Tātad, pateicoties šiem zemes nogruvumiem, materiāls var izpausties kā elastīgums, un tāpēc tas ir kaļams.

Tomēr materiāla elastīgums ietver citus mainīgos lielumus, piemēram, mitrumu, siltumu, piemaisījumus un spēka pielietošanas veidu. Piemēram, svaigi kausēts stikls ir elastīgs, pieņemot filiālas formas; bet atdzesējot, tas kļūst trausls un var sadalīties ar jebkādu mehānisku iedarbību.

Rekvizīti

Kaļķainajiem materiāliem ir savas īpašības, kas tieši saistītas ar to molekulāro kārtību. Šajā ziņā stingrs metāla stienis un slapjš māla stienis var būt plastiski, kaut arī to īpašības ievērojami atšķiras.

Tomēr viņiem visiem ir kaut kas kopīgs: plastiska uzvedība pirms sadalīšanas. Kāda ir atšķirība starp plastmasas un elastīgu priekšmetu?

Elastīgais objekts ir atgriezeniski deformēts, kas sākotnēji notiek ar plastiskiem materiāliem; bet stiepes spēks palielinās, deformācija kļūst neatgriezeniska un objekts kļūst plastmasas.

No šī punkta stieple vai vītne ir noteikta forma. Pēc nepārtrauktas stiepšanās tā šķērsgriezums kļūst tik mazs, un stiepes spriegums ir pārāk augsts, ka tā molekulārās slaidi vairs nevar novērst spriedzi un beidzas ar pārrāvumu.

Ja materiāla elastīgums ir ļoti augsts, tāpat kā zelta gadījumā ar vienu gramu var iegūt vadus ar garumu līdz 66 km, ar 1 μm biezumu.

Jo garāks stieple, kas iegūta no masas, jo mazāks ir tā šķērsgriezums (ja vien jums nav tonnas zelta, lai izveidotu ievērojamu biezumu).

Kaļamo metālu piemēri

Metāli ir starp kaļamajiem materiāliem ar neskaitāmiem pielietojumiem. Triad sastāv no metāliem: zelts, varš un platīns. Viens no tiem ir zelts, otrs rozā oranžs un pēdējais sudrabs. Papildus šiem metāliem ir arī citi ar zemāku elastību:

-Dzelzs

-Cinks

-Misiņš (un citi metāla sakausējumi)

-Zelts

-Alumīnijs

-Samārijs

-Magnija

-Vanādijs

-Tērauds (lai gan tā elastība var būt atkarīga no tā oglekļa sastāva un citām piedevām)

-Sudrabs

-Alva

-Svins (bet dažos nelielos temperatūras diapazonos)

Bez iepriekšējām eksperimentālajām zināšanām ir grūti pārliecināties, kādi metāli ir ļoti elastīgi. Tās elastīgums ir atkarīgs no tīrības pakāpes un to, kā piedevas mijiedarbojas ar metālisko stiklu.

Tiek ņemti vērā arī citi mainīgie lielumi, piemēram, kristālisko graudu lielums un kristāla izkārtojums. Turklāt svarīga loma ir arī to elektronu un molekulāro orbītu skaitam, kas iesaistīti metāla saitē, tas ir, "elektronu jūrā"..

Visu šo mikroskopisko un elektronisko mainīgo mijiedarbība padara elastīgumu par jēdzienu, kas jārisina dziļi ar daudzfaktoru analīzi; un jūs atradīsiet standarta noteikumu trūkumu attiecībā uz visiem metāliem.

Šā iemesla dēļ divi metāli, kaut arī ar ļoti līdzīgām īpašībām, var būt vai nevar būt plastiski.

Metālu graudu un kristālisko struktūru izmērs

Graudi ir kristāla porcijas, kurām trīsdimensiju blokos trūkst ievērojamu pārkāpumu (nepilnību). Ideālā gadījumā tiem jābūt pilnīgi simetriskiem, un to struktūra ir ļoti precīzi definēta.

Katram tās paša metāla graudam ir tāda pati kristāliskā struktūra; tas ir, metālam ar kompaktu sešstūra struktūru, hcp, ir graudi ar kristāliem ar hcp sistēmu. Tie ir sakārtoti tā, lai pirms vilces spēka vai stiepšanās tie slīdētu viens pret otru, it kā tie būtu plaknes, kas sastāv no bumbiņām..

Kopumā, kad plaknes, kas sastāv no maziem graudiem, ir jāpārvar lielāks berzes spēks; ja viņi ir lieli, viņi var brīvi pārvietoties. Patiesībā, daži pētnieki cenšas modificēt dažu sakausējumu elastīgumu, kontrolējot to kristāliskos graudus..

No otras puses, attiecībā uz kristālisko struktūru, parasti metāli ar kristālisku sistēmu fcc (saskaras ar centrētu kubikmetru, vai kubiskais centrējums uz sejām) ir vislielākais. Tikmēr metāli ar bcc kristāliskām struktūrām (kubiskais centrs, kubiskais centrējums uz sejām) vai hcp, parasti ir mazāk elastīgs.

Piemēram, gan vara, gan dzelzs kristalizējas ar fcc izkārtojumu, un ir vairāk kaļķīgi nekā cinks un kobalts, abi ar hcp režīmu.

Temperatūras ietekme uz metālu elastīgumu

Siltums var samazināt vai palielināt materiālu elastību, un izņēmumi attiecas arī uz metāliem. Tomēr parasti, mīkstinot metālus, jo lielāka ir iespēja tos pārvērst pavedienos, nesalaužot tos.

Tas ir tāpēc, ka temperatūras pieaugums izraisa metāla atomu vibrāciju, kas izraisa graudu apvienošanos; tas ir, vairāki mazi graudi ir savienoti, lai izveidotu lielu graudu.

Ar lielākiem graudiem palielinās elastīgums, un molekulārie slaidi saskaras ar mazāk fizisku šķēršļu.

Eksperimentējiet, lai izskaidrotu elastīgumu bērniem un pusaudžiem

Plastiskums kļūst par ārkārtīgi sarežģītu koncepciju, ja sāk analizēt mikroskopu. Tātad, kā jūs to izskaidrojat bērniem un pusaudžiem? Tādā veidā, ka tas šķiet tik vienkārši, cik vien iespējams, jūsu ziņkārīgajām acīm.

Košļājamā gumija un plastilīns

Līdz šim mēs esam runājuši par metāliem un izkausēto stiklu, bet ir arī citi neticami elastīgi materiāli: košļājamā gumija un plastilīns..

Lai pierādītu košļājamās gumijas elastīgumu, ir pietiekami, lai greifers divas masas un sāk tos stiept; pa kreisi, otrs - pa labi. Rezultāts būs košļājamās gumijas piekares tilta rezultāts, kas nevarēs atgriezties sākotnējā formā, ja vien tas nav mīcīšanas ar rokām.

Tomēr notiks punkts, kur tilts galu galā salauzsies (un grīda tiks krāsota ar gumiju).

Augstāk redzamajā attēlā redzams, kā bērns, nospiežot konteineru ar caurumiem, padara plastilīnu par matu. Sausās spēles mīkla ir mazāk elastīga nekā eļļaina; tāpēc eksperiments varētu būt tikai divu slieku veidošana: viens ar sausu plastilīnu un otrs mitrināts ar eļļu.

Bērns pamanīs, ka eļļainais tārps ir vieglāk veidojams un iegūst garumu uz tā biezuma rēķina; Kamēr tārps izžūst, tas, visticamāk, beigsies vairākas reizes.

Plastilīns arī ir ideāls materiāls, lai izskaidrotu atšķirību starp maltspējību (laivu, vārtiem) un elastīgumu (mati, sliekas, čūskas, salamandri uc)..

Demonstrācija ar metāliem

Lai gan pusaudži neko nemainīs, var redzēt, ka pirmajā rindā var redzēt vara vadu veidošanos. Ductility demonstrēšana būtu vēl pilnīgāka, ja mēs turpinām ar citiem metāliem un tādējādi varētu salīdzināt to elastīgumu.

Pēc tam visiem vadiem ir jāveic nepārtraukta stiepšanās līdz savam lūzuma punktam. Ar to pusaudze vizuāli apliecinās, kā elastīgums ietekmē stieples pretestību.

Atsauces

1. Piemēru enciklopēdija (2017). Kaļķainie materiāli. Saturs iegūts no: ejemplos.co
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. gada 22. jūnijs). Kaļamā definīcija un piemēri. Saturs iegūts no: thinkco.com
3. Chemstorm. (2018. gada 2. marts). Kaļamā definīcija ķīmija. Saturs iegūts no: chemstorm.com
4. Bell T. (2018. gada 18. augusts). Izskaidrots elastīgums: stiepes spriegums un metāli. Atlikums. Saturs iegūts no: thebalance.com
5. Marks R. (2016). Metāla elastīgums Santa Clara universitātes Mašīnbūves katedra. [PDF] Saturs iegūts no: scu.edu
6. Reid D. (2018). Caurlaidība: definīcija un piemēri. Pētījums. Saturs iegūts no: study.com
7. Clark J. (2012. gada oktobris). Metāla konstrukcijas. Saturs iegūts no: chemguide.co.uk
8. Chemicole (2018). Fakti par zeltu. Saturs iegūts no: chemicool.com
9. Materiāli šodien. (2015. gada 18. novembris). Spēcīgi metāli joprojām var būt plastiski. Elsevier Saturs iegūts no: materialstoday.com