12. Štruktúra a vlastnosti pevných látok

12. Štruktúra a vlastnosti pevných látok

• pevné telesá menia svoj tvar v dôsledku : pôsobenia vonkajších síl = deformácia telesa

1. zvyšovania ich teploty = teplotná roztiažnosť

• deformácia – pôsobením vonkajších síl na teleso vzniká v priereze telesa stav napätosti (vonkajšie sily pôsobia proti silám väzby medzi časticami)

– tento jav opisuje fyzikálna veličina normálové napätie – δ _n

δ _n = F / S

• deformácia môže byť : pružná (elastická) – ak prestanú pôsobiť vonkajšie sily, teleso sa vráti do pôvodného stavu

1. tvárna (plastická) – ak na teleso prestanú pôsobiť vonkajšie sily, teleso zostáva zdeformované

• poznáme 5 základných druhov deformácii :

1. a) deformácia ťahom – na teleso pôsobia dve rovnako veľké sily opačného smeru na jednej vektorovej priamke
2. b) deformácia tlakom – na teleso pôsobia dve rovnako veľké sily opačného smeru na jednej vektorovej priamke smerom dovnútra telesa
3. c) deformácia ohybom – spodná vrstva je deformovaná ťahom (F_g) a horná vrstva je deformovaná tlakom ( podpery)
4. d) deformácia šmykom – na teleso pôsobia dve rovnako veľké sily opačného smeru, ale na dvoch rôznych vektorových priamkach, takto nastáva šmyk vrstiev telesa
5. e) deformácia krútením – na teleso pôsobia dve rovnako veľké dvojice síl, ktorých momenty majú opačný smer

• Δ l – predĺženie telesa – udáva, o koľko sa predĺži dané teleso pri pôsobení určitej sily (zavisí od pôvodnej dĺžky daného telesa)
• ε - pomerné pozdĺžne predĺženie – je to skalárna fyzikálna veličina, ktorá udáva o koľko sa predĺži 1m danej látky

– vyjadruje sa v %

ε = Δ l / l_o

• krivka deformácie – je to graf, ktorý znázorňuje závislosť normálového napätia, ktoré vzniká vo vnútri v telese pri deformácii od pomerného pozdĺžneho predĺženia

• δ _u - medza úmernosti – na intervale < 0 ;δ _u> platí priama úmernosť medzi δ _u a ε

δ _u = E . ε => Hookov zákon

• E – Jungov modul pružnosti (konštanta úmernosti)

• δ _d – medza pružnosti – na intervale < δ _u ; δ _d > dochádza k dopružovaniu materiálu
• δ _k – medza prieťažnosti – na intervale < δ _d ; δ _k > dochádza k tečeniu materiálu (vzdialenosť medzi časticami je taká, ako v kvapalinách)
• δ _{p –} medza pevnosti – na intervale < δ _k ; δ _p > dochádza k trhaniu väzieb a teleso sa rozdelí na dve časti

• pri napätí menšom ako δ _d je deformácia pružná, pri väčšom trvalá
• podľa tvaru krivky deformácie delíme látky na pružné a krehké

• teplotná roztiažnosť – Δ l = l_o . α . Δt

• 
  α – teplotný súčiniteľ teplotnej rozťiažnosti – charakterizuje daný materiál, udáva o koľko sa predĺži 1m daného materiálu pri zohriatí o 1 °C

α = Δ l / l_o .Δt [α] = K ^-1

 l = l_o . ( 1+ α . Δt)

• ak sa α v rôznych smeroch mení, takúto látku voláme anizotropná
• ak je α v rôznych smeroch rovnaký, látke je izotropná
• trojrozmerné teleso v dôsledku zmeny všetkých 3 rozmerov mení aj svoj objem

V = V_o  . ( 1 + 3. α . Δt)

V = V_o  . ( 1 + β . Δt)

• β – teplotný súčiniteľ objemovej rozťiažnosti