Какое из перечисленных свойств характерно только для аморфных тел
Схема атомно-молекулярного строения кристаллов и аморфных тел
Амо́рфные вещества́ (тела́) (от др.-греч. ἀ «не-» + μορφή «вид, форма») — конденсированное состояние веществ, атомная структура которых имеет ближний порядок и не имеет дальнего порядка, характерного для кристаллических структур. В отличие от кристаллов, стабильно-аморфные вещества не затвердевают с образованием кристаллических граней, и, (если не были под сильным анизотропным воздействием — деформацией или электрическим полем, например) обладают изотропией свойств, то есть не обнаруживают различия свойств в разных направлениях.
Аморфные вещества не имеют определённой точки плавления: при повышении температуры стабильно-аморфные вещества постепенно размягчаются и выше температуры стеклования () переходят в жидкое состояние. Вещества, обычно имеющие (поли-)кристаллическую структуру, но сильно переохлаждённые при затвердевании, могут затвердевать в аморфном состоянии, которое при последующем нагреве или с течением времени переходит в кристаллическое (в твёрдом состоянии с небольшим выделением тепла).
Аморфное состояние многих веществ получается при высокой скорости затвердевания (остывания) жидкого расплава, или при конденсации паров на охлаждённую заметно ниже температуры плавления поверхность-подложку. Соотношение реальной скорости охлаждения () и характеристической скорости кристаллизации определяет долю поликристаллов в аморфном объёме. Скорость кристаллизации — параметр вещества, слабо зависящий от давления и от температуры около точки плавления и сильно зависящий от сложности состава.
У металлов и сплавов аморфное состояние формируется, как правило, если расплав охлаждается за время порядка сотни и тысячи лет[источник не указан 51 день]; для стёкол достаточно намного меньшей скорости охлаждения — долей-десятков миллисекунд[источник не указан 51 день].
Кварц () также имеет низкую скорость кристаллизации, поэтому отлитые из квацевого расплава изделия имеют аморфное строение. Природный кварц, имевший сотни и тысячи лет для кристаллизации при остывании земной коры или глубинных слоёв вблизи вулканов, имеет крупнокристаллическое строение, в отличие от вулканического стекла, застывшего на поверхности и поэтому аморфного.
Из обычных полимеров (пластмасс) только полиэтилен имеет заметную скорость кристаллизации при комнатной температуре — порядка двух лет для мягкого (ПВД) и нескольких лет (даже с добавками-замедлителями кристаллизации) для твёрдого (ПНД) — уже примерно наполовину кристаллизованного вида. Это одна из причин охрупчивания со временем изделий из полиэтилена, особенно при повышенной температуре.
К стабильно-аморфным веществам принадлежат стёкла (искусственные и вулканические), естественные и синтетические смолы, клеи, парафин, воск и др. Аморфные вещества могут находиться либо в стеклообразном состоянии (при низких температурах), либо в состоянии расплава (при высоких температурах). Аморфные вещества переходят в стеклообразное состояние при температурах заметно ниже температуры стеклования . При температурах намного выше аморфные вещества ведут себя как расплавы, то есть находятся в расплавленном состоянии. Вязкость аморфных материалов — непрерывная функция температуры: чем выше температура, тем ниже вязкость аморфного вещества.
Структура[править | править код]
Исследования показали, что структуры жидкостей и аморфных тел имеют много общего.
В аморфных и жидких телах наблюдается ближний порядок в упаковке частиц (атомов или молекул).
Также бывают промежуточные полуаморфные (полукристаллические) состояния.
Свойства[править | править код]
Все физические свойства аморфного и поликристаллического состояний одного и того же вещества, кроме плотности, заметно, иногда сильно отличаются.
Электрические и механические свойства аморфных веществ ближе к таковым для монокристаллов, чем для поликристаллов, из-за отсутствия резких и сильно загрязнённых примесями межкристаллических границ с зачастую абсолютно другим химическим составом. Немеханические свойства полуаморфных состояний обычно являются промежуточными между аморфными и кристаллическими и изотропны.
При внешних воздействиях аморфные вещества обнаруживают одновременно упругие свойства, подобно кристаллическим твёрдым веществам, и текучесть, подобно жидкости, поэтому моделируются в механике сплошных сред как вязкоупругие среды. Так, при кратковременных воздействиях (ударах) они ведут себя как твёрдые вещества и при сильном ударе раскалываются на куски. Но при очень продолжительном воздействии (например, растяжении) аморфные вещества текут. Такими аморфным веществом также является смола (или гудрон, битум). Если раздробить её на мелкие куски и получившейся сыпучей массой заполнить сосуд, то через некоторое время смола сольётся в единое целое и примет форму сосуда.
В зависимости от электрических свойств, разделяют аморфные металлы, аморфные неметаллы и аморфные полупроводники.
Литература[править | править код]
- Скрышевский А. Ф. Структурный анализ жидкостей и аморфных тел. — 2-е изд., перераб. и доп.. — М.: Высшая школа, 1980. — С. 302-324. — 328 с.
- Шульц М. М., Мазурин О. В. Современное представление о строении стёкол и их свойствах. — Л.: Наука, 1988. — 200 с. — ISBN 5-02-024564-X.
См. также[править | править код]
- Опыт с капающим пеком
- Неньютоновская жидкость
Источник
А. Существование определенной температуры плавления.
Б. Изотропность.
В. Отсутствие определённой температуры плавления.
Какое из перечисленных свойств характерно только для аморфных тел? Выберите правильный ответ.
А. Анизотропность.
Б. Существование определённой температуры плавления.
В. Отсутствие определённой температуры плавления.
Что называется анизотропией кристаллов?
А. Зависимость физических свойств от направления внутри кристалла.
Б. Одинаковость физических свойств по всем направлениям.
В. Хорошая теплопроводность внутри кристалла.
4. Что можно сказать об изменении температуры в процессе плавления кристаллического тела?
А. Температура остается постоянной.
Б. Температура увеличивается.
В. Температура может быть любой.
Что такое монокристалл?
А. Тело, имеющее правильную геометрическую форму и ограниченное естественными плоскими гранями
Б. Частица вещества, имеющая правильную геометрическую форму
В. Твердое тело, состоящее из одного кристалла
«Механические свойства твердых тел. Закон Гука»
«Вот это стул – на нем сидят. Вот это стол – за ним едят». Вы помните, конечно, эти стихи С. Я. Маршака? А давайте теперь спросим себя, что происходит со стулом, когда на нем кто-то сидит?
Если этот стул сделан из твердого дерева, – а вам известны и металлические, и пластмассовые твердые стулья, – то на глаз ничего не заметить. Но если это плетеный стул, а еще лучше с брезентовым или матерчатым сидением, то сразу можно увидеть, как оно прогибается под нашим весом. Встаем – и прогиб исчез.
Теперь представим себя на песчаном пляже. Если мы плюхнулись на мокрый песок, то, поднявшись, обнаружим контуры своего тела, отпечатавшиеся на берегу. То же самое произойдет и с воском, глиной, мягким гипсом или пластилином – все они «откликнутся» на наши усилия (веслибо давление) и запечатлеют их. Благодаря этому можно лепить из глины скульптуры или посуду, наложить гипс на сломанную руку, сделать свечу из расплавленного воска или парафина.
Выходит, каждое тело по-своему отзывается на действие других тел. Одни легко восстанавливают свою измененную форму, другие так и «застывают» в том виде, какой им придали. Такие нарушения формы тел в науке называют деформациями.В первом случае их именуют упругими, а во втором – пластическими.
О деформациях чрезвычайно важно знать, когда изготавливается, например, мебель или строят здания, возводят мосты или льют металл. Вообразите, что вам предложили сесть на стул из мягкой глины, либо есть пластилиновой вилкой. Или, наоборот, попросили вылепить скульптуру из куска алюминия.
Не умей человек рассчитать деформации, он не смог бы построить высоченные телебашни, раскинуть в космосе ажурные металлические конструкции, заставить летать самолеты и плыть – корабли.
А если вам захочется поэкспериментировать с деформациями, что называется, не напрягаясь, засуньте в рот пластинку жевательной резинки. Подумайте, с какими видами деформации вы теперь можете столкнуться?
Изложение нового материала начинается с постановки проблемы: что происходит с твердыми телами при различных видах деформаций на молекулярном уровне?
Решение проблемы начинается с демонстрации простейших опытов с пружинкой или линейкой и кусочком пластилина.
Затем необходимо, чтобы студенты сами попытались дать четкое определение деформации.
Деформацией твердого тела называют изменение объема тела, обычно сопровождающееся изменением его формы под воздействием внешних сил, при нагревании или охлаждении.
Следует выяснить, чем отличаются деформации, возникающие в кусочке пластилина от деформации, возникающей в пружине при ее растяжении или сжатии.
Деформации, которые полностью исчезают при снятии деформирующих факторов, называются упругими. Деформации, которые не исчезают при снятии деформирующих факторов, являются пластическими.
Упругость или пластичность тел в основном определяется материалом, из которого они изготовлены. Например, сталь и резина упруги, а медь и воск пластичны.
При деформации твердого тела частицы, расположенные в узлах кристаллической решетки, смещаются друг относительно друга. Сила упругости Fупр, возникающая при деформации тела, всегда направлена в сторону, противоположную смещению частиц тела. При изложении материала студенты заполняют предложенный опорный конспект:
Виды деформаций.
Упругие деформации, возникающие в телах, весьма разнообразны. Различают четыре основных вида деформаций: растяжение (или сжатие), сдвиг, кручение и изгиб.
Наиболее часто при эксплуатации различных конструкций приходится рассчитывать упругие деформации растяжения или сжатия.
Деформацию растяжения (сжатия) тела характеризуют его относительным удлинением ε – отношением абсолютного удлинения Δl = l – l0 к первоначальной длине l0. При деформации сдвига ε = tg
Приложенная к телу внешняя сила F создает внутри него нормальное механическое напряжение.
Напряжение – величина, измеряемая отношением модуля F силы упругости к площади поперечного сечения S тела:
При малых деформациях тел всегда выполняется закон Гука:
F = κּ׀Δl׀.
Коэффициент упругости зависит от материала стержня и его геометрических размеров:
Коэффициент Е, входящий в эту формулу, называют модулем упругости или модулем Юнга.
Для большинства широко распространенных материалов модуль Юнга определен экспериментально. Модуль Юнга для некоторых веществ приведен в таблице в опорном конспекте.
Подставляя в формулу закона Гука выражение для к, получим:
σ = Еּ׀ε׀.
Это выражение называется законом Гука для твердых тел.
Роберт Гук(1635 – 1703) – английский физик, известный трудами по теплоте, оптике, небесной механике. Открыл закон упругости твердых материалов. Усовершенствовал микроскоп, первым с его помощью описал клетки растений. Изобрел барометр, дождемер, ватерпас, один из видов телескопов.
Источник
Контрольные задания
по учебной дисциплине ОП 02. «Материаловедение»
профессия: 190629.08 «Слесарь по ремонту строительных машин»
1 вариант
1. Для кристаллического состояния вещества характерны:
а) высокая электропроводность;
б) анизотропия свойств;
в) высокая пластичность;
г) коррозионная устойчивость.
2. Для аморфных материалов характерно:
а) наличие фиксированной точки плавления;
б) наличие температурного интервала плавления;
в) отсутствие способности к расплавлению.
3. Укажите виды точечных статических дефектов кристаллической структуры:
а) дислокации;
б) вакансии;
в) фононы;
4. Укажите тип химической связи, который обеспечивает максимальную концентрацию носителей заряда без приложения внешних энергетических воздействий:
а) ионная;
б) ковалентная;
в) металлическая;
г) водородная.
5. Вес одного кубического сантиметра металла в граммах, называется:
а) Удельным весом
б) Теплоемкостью
в) Тепловое (термическое) расширение
6. Способность металлов противостоять разрушающему действию кислорода во время нагрева, называется:
а) Кислотостойкостью
б) Жаростойкостью
в) Жаропрочностью
7. Способность металлов не разрушаться под действием нагрузок, называется:
а) Упругостью
б) Прочностью
в) Пластичностью
8. Мерой пластичности служат две величины, какие?
а) σ и τ
б) ψ и δ
в) φ и ρ
9. Способностью сопротивляться внедрению в поверхностный слой другого более твердого тела обладают:
а) хрупкие материалы;
б) твердые материалы;
в) пластичные материалы;
г) упругие материалы.
10. Деформируемость является одним из:
а) эксплуатационных свойств;
б) технологических свойств;
в) потребительских свойств.
11. Наибольшей коррозионной устойчивостью обладают следующие металлы:
а) медь;
б) хром, никель;
в) железо.
12. Указать параметр материала, в соответствии со значением которого, материал может быть отнесен к группе электротехнических:
а) твердость;
б) пластичность;
в) электропроводность;
г) светопоглощение.
13. Какие из перечисленных групп конструкционных материалов являются композиционными:
а) слоистые пластики;
б) металлические сплавы;
в) термопластичные полимеры;
г) термореактивные полимеры.
14. Аморфные металлические сплавы (металлические стекла) могут быть получены при:
а) сверхвысокой скорости нагревания;
б) сверхвысокой механической нагрузке;
в) сверхвысокой скорости охлаждения;
г) в сверхсильных магнитных полях.
15. Сталь более высокого качества получается:
а) В электропечах
б) В доменных печах
в) В мартеновских печах
16. Конструкционные стали обыкновенного качества маркируют:
а) Сталь 85
б) Ст.7
в) У8А
17. Углеродистые инструментальные высококачественные стали маркируют:
а) У7А
б) Сталь 45 пс
в) Ст.1
18. Какая из этих сталей относится к быстрорежущим?
а) 9ХС
б) Р18
в) 55С2
19. Неравномерное распределение химических элементов, составляющих сталь, по всему объему изделия, называется
а) Нормализация
б) Ликвация
в) Обезуглероживание
20. Силумины – это
а) Сплавы алюминия
б) Сплавы магния
в) Сплавы меди
21. Бронзы – это
а) Сплавы алюминия
б) Сплавы меди
в) Сплавы магния
22. Какая из бронз содержит 5% олова, 6% цинка, 5% свинца и 84% меди?
а) БрОЦС5-6-5
б) БрОЦС5-5-6
в) БрОЦФ5-6-5
23. Слоистая пластмасса на основе фенолоформальдегидной смолы и листов бумаги это:
а) Целлулоид
б) Текстолит
в) Гетинакс
24. По способу получения связующего вещества пластмассы классифицируют:
а) Термопластичные и термореактивные
б) Полимеризационные и поликонденсационные
в) Электроизоляционные и теплоизоляционные
25. Какие показатели являются характеристиками абразивных материалов?
а) пластичность, упругость
б) притираемость, теплостойкость
в) твердость, зернистость
2 вариант
1. Твердое тело, представляющее собой совокупность неориентированных относительно друг друга зерен-кристаллитов, представляет собой:
а) текстуру;
б) поликристалл;
в) монокристалл;
г) композицию.
2. Вещество, состоящее из атомов одного химического элемента, называется:
а) химически чистым;
б) химически простым;
в) химическим соединением.
3. Укажите основные характеристики структуры материала:
а) концентрация носителей заряда;
б) степень упорядоченности расположения микрочастиц;
в) электропроводность.
4. Явление, при котором вещества, состоящие из одного и того же элемента, имеют разные свойства, называется:
а) Аллотропией
б) Кристаллизацией
в) Сплавом
5. Способность металлов увеличивать свои размеры при нагревании, называется:
а) Теплоемкостью
б) Плавлением
в) Тепловое (термическое) расширение
6. Явление разрушения металлов под действием окружающей среды, называется:
а) Жаростойкостью
б) Жаропрочностью
в) Коррозией
7. Какой греческой буквой обозначается предел прочности?
а) σ («сигма»)
б) ψ («пси»)
в) τ («тау»)
8. Способность металлов сопротивляться вдавливанию в них какого либо тела, называется:
а) Твердостью
б) Пластичностью
в) Упругостью
9. Свойства материалов, характеризующие их поведение при обработке, называются:
а) эксплуатационными;
б) технологическими;
в) потребительскими;
г) механическими.
10. Для повышения устойчивости материалов к воздействию окружающей среды могут использоваться следующие покрытия:
а) резистивные;
б) магнитодиэлектрические;
в) полимерные;
11. Химические свойства материалов определяются:
а) элементарным химическим составом;
б) типом химической связи;
в) концентрацией носителей заряда.
12. Какие механические свойства конструкционных материалов должны быть максимальны:
а) прочность;
б) хрупкость;
в) пластичность.
13. Явление сверхпроводимости состоит в том, что у отдельных материалов при температуре ниже некоторой критической точки происходит обращение в нуль следующего параметра:
а) теплопроводности;
б) сопротивления;
в) светопропускания;
г) твердости.
14. В сером чугуне углерод находится в
а) В виде графита
б) В виде цементита
15. Сплав железа с углеродом, при содержании углерода менее 2%, называется:
а) Чугун
б) Сталь
в) Латунь
16. Что обозначает цифра в этой марке стали Ст.4?
а) Количество углерода 0,4%
б) Номер стали
17. Какая из этих сталей полуспокойная?
а) Сталь 85пс
б) Сталь 45сп
в) Сталь 55кп
18. Нагрев изделия до определенной температуры, выдержка при этой температуры и медленное охлаждение, это
а) Закалка
б) Нормализация
в) Отжиг
19. Нагревание стального изделия в среде легко отдающей углерод
(древесный уголь), это
а) Азотирование
б) Цементация
в) Алитирование
20. Одновременное насыщение поверхности стального изделия углеродом
и азотом, это
а) Цианирование
б) Цементация
в) Азотирование
21. Латуни – это
а) Сплавы магния с алюминием
б) Сплавы алюминия с кремнием
в) Сплавы меди с цинком
22. Какая из латуней содержит 58% меди, 2% марганца, 2% свинца и 38% цинка?
а) ЛМцС58-2
б) ЛМцС58-2-2
в) ЛМцС38-2-2
23. Слоистая пластмасса на основе фенолоформальдегидной смолы и листов
бумаги это:
а) Целлулоид
б) Текстолит
в) Гетинакс
24. Полипропилен, полистирол относят к:
а) Термопластичным пластмассам
б) Термореактивным пластмассам
25. Что называется матрицей?
а) армирующий элемент, равномерно распределенный в объеме материала
б) связующий непрерывный компонент во всем объеме материала
3 вариант
1. Кристалл формируется путем правильного повторения микрочастиц
(атомов, ионов, молекул) только по одной координате:
а) верно;
б) верно только для монокристаллов;
в) неверно;
г) верно только для поликристаллов.
2. Вещество, состоящее из однородных атомов или молекул, и содержащее некоторое количество другого вещества, не превышающее заданного значения, называется:
а) химически чистым;
б) химически простым;
в) химическим соединением.
3. Способность некоторых твердых веществ образовывать несколько типов кристаллических структур, устойчивых при различных температурах и давлениях, называется:
а) полиморфизмом;
б) поляризацией;
в) анизотропией;
г) изотропией.
4. Вещество, в состав которого входят два или несколько компонентов,
называется:
а) Металлом
б) Сплавом
в) Кристаллической решеткой
5. Какого металла удельный вес больше?
а) Свинца
б) Железа
в) Олова
6. Механические свойства металлов это:
а) Кислотостойкость и жаростойкость
б) Жаропрочность и пластичность
в) Теплоемкость и плавление
7. Способность металлов, не разрушаясь, изменять под действием внешних сил свою форму и сохранять измененную форму после прекращения действия сил, называется:
а) Упругостью
б) Пределом прочности
в) Пластичностью
8. Способность металлов не разрушаться под действием нагрузок в условиях высоких температур, называется:
а) Жаростойкостью
б) Плавлением
в) Жаропрочностью
9. Проявлением какого вида свойств материалов является стойкость к термоударам:
а) механических;
б) химических;
в) теплофизических;
г) химических.
10. Самопроизвольное разрушение твердых материалов, вызванное химическими или электрохимическими процессами, развивающимися на их поверхности при взаимодействии с внешней средой, называется:
а) коррозией;
б) диффузией;
в) эрозией;
г) адгезией.
11. Какое из утверждений является верным:
а) скорость коррозии повышается при повышении температуры окружающей среды;
б) скорость коррозии повышается при понижении температуры окружающей среды;
в) скорость коррозии не зависит от температуры окружающей среды.
12. Какая из групп конструкционных материалов может быть подвергнута термообработке с целью повышения прочности:
а) слоистые пластики;
б) металлические сплавы;
в) термореактивные полимеры;
г) волокнистые материалы.
13. Особенностью сплавов «с памятью» является способность восстанавливать после пластической деформации (в цикле нагрев-деформация-охлаждение-нагрев):
а) исходную форму;
б) исходное сопротивление;
в) исходную магнитную проницаемость;
г) исходный химический состав.
14. Для переработки на сталь идет:
а) Литейный чугун
б) Доменные ферросплавы
15. «Вредные» примеси в сталях, это:
а) Сера и фосфор
б) Марганец и кремний
в) Железо и углерод
16. Какая из этих сталей легированная?
а) У7А
б) Сталь 45сп
в) 38ГН2Ю2
17. Какая из этих сталей имеет 0,42% углерода, марганца менее 2%, кремния 2%,
алюминия 3%?
а) 42Мц2СЮ
б) 42МцС2Ю3
в) 42С2Ю3
18. Нагревание изделие до определенной температуры, выдержка и быстрое
охлаждение с помощью охлаждающей среды, это
а) Закалка
б) Отжиг
в) Нормализация
19. Неравномерное распределение химических элементов, составляющих сталь,
по всему объему изделия, называется
а) Нормализация
б) Ликвация
в) Обезуглероживание
20. Закалка и последующий отпуск, это
а) Термическая обработка
б) Прокаливаемость
в) Термическое улучшение
21. Латуни – это
а) Сплавы магния с алюминием
б) Сплавы алюминия с кремнием
в) Сплавы меди с цинком
22. Какая из бронз содержит 5% олова, 6% цинка, 5% свинца и 84% меди?
а) БрОЦС5-6-5
б) БрОЦС5-5-6
в) БрОЦФ5-6-5
23. Слоистая пластмасса на основе фенолоформальдегидной смолы и листов
бумаги это:
а) Целлулоид
б) Текстолит
в) Гетинакс
24. По способу получения связующего вещества пластмассы классифицируют:
а) Термопластичные и термореактивные
б) Полимеризационные и поликонденсационные
в) Электроизоляционные и теплоизоляционные
25. Композиционные материалы состоят из двух компонентов:
а) металла и неметалла
б) матрицы и наполнителя
в) твердой и жидкой фазы
Ответы к тестовым заданиям
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | |
В1 | б | б | б | в | а | б | б | б | б | б | б | в | а | в | а | б | а | б | б | а | б | а | в | б | в |
В2 | б | б | б | а | в | в | а | а | б | в | а | а | б | а | б | б | а | в | б | а | в | б | в | а | б |
В3 | в | а | а | б | а | б | в | в | в | а | а | б | а | б | а | в | б | а | б | в | в | а | в | б | б |
Критерии оценок при тестировании
если даны верные ответы
«5» – от 100% до 91% (25 – 22 ответа)
«4» – от 90% до 76% (21 – 19 ответов)
«3» – от 75% до 50% (18 – 12 ответов)
«2» – от 49% и менее (11 и меньше ответов)
Источник