Știința materialelor

Curs
9/10 (1 vot)
Conține 4 fișiere: doc
Pagini : 88 în total
Cuvinte : 26836
Mărime: 1.39MB (arhivat)
Cost: Gratis

Extras din document

5 Arhitectura spatiala a cristalelor

3.1.- Starea fizică a materialelor

Toate substanţele pot fi, în principiu, în trei stări fizice distincte: solide, lichide sau gazoase, practic fiind posibilă şi o a patra stare şi anume cea de plasmă Fiecare stare există ca o consecinţă a bilanţului dintre energia de coeziune (de apropiere dintre atomi) şi energia termică (tendinţa de separare).

Energia termică Et care este rezultatul mişcării continui a atomilor este proporţională cu temperatura absolută T:

Et = kT (2.46)

unde : k = 1,38 10-23 J.K-1 este constanta lui Boltzman ( k = R/NA, R - constanta gazelor perfecte, iar NA - numărul lui Avogadro). Energia de coeziune este energia necesară pentru a desface sistemul în elementele sale constitutive, cum s-ar spune, pentru vaporizarea substanţei. Ea este mult mai mare pentru corpurile a căror elemente constitutive sunt legate prin legături puternice ( metale, ceramice) şi destul de mică în cazul în care moleculele (F2, Cl2, , moleculele organice) sau atomii (gaze rare) sunt legaţi prin forţe de legătură slabe. Energia termică este proporţională cu temperatura, în timp ce energia de coeziune, în primă aproximaţie, este independentă. Aceasta explică tranziţia structurilor şi stărilor substanţelor cu temperatura. In fig. 2.15 este prezentată această evoluţie. Atunci când energia termică este mai mare decât energia de coeziune (situaţie specifică temperaturilor înalte), toate stările ce implică ordonarea atomilor sunt excluse.

Grafic cele tri stări fizice ale unei substanţe sunt prezentate în fig.1.

Fig.2.15.- Schiţa evoluţiei gradului de organizare a atomilor cu creşterea temperaturii

Trecerea de la o stare la alta este ilustrată în fig. , schimbarea de stare fiind determinată de creşterea energiei sistemului.

Fig. Procesele fizice şi transformările de stare ale materiei

Trecerea de la o stare fizică la alta în funcţie de parametrii energetici (temperatură, presiune) este ilustrată în diagrama de stare din fig.

Fig. - Diagrama de faze a unei substanţe pure

O comparaţie a comportării macroscopice a stărilor fizice ale materiei este dată în tab. , iar la nivel nanoscopic comparaţia este prezentată în tab.

Tab. – Comparaţie între principalele caracteristici ale stărilor fizice ale materiei.

Comportarea macroscopică

Faza Păstrează volumul Păstrează forma Compresibile Viteza de curgere Viteza de difuzie

Solide

Cristaline

Da Da Nu Mică

Mare Mică

Mare

Cristale

Lichide

Da Nu Nu

Lichide

Da Nu Nu

Gaze

Nu Nu Da

Tab. Comportarea nanoscopică a stărilor fizice ale materiei

Comportarea nanoscopică

Faza Gradul de

orientare Ordinea de

translaţie Forţa

intermoleculară Distanţa

interatomică

sau

intermoleculară

Solide cristaline Ordine depărtată

Da

Puternică

Slabă Mică

Mare

Cristale lichide Ordine depărtată

Nu

Lichide

Ordine

apropiată Nu

Gaze

Dezordine

totală Nu

3.1.1.- Dezordine completă : gaze

Gazele ocupă tot volumul pus la dispoziţia lor, sunt compresibile, iar fiecare dintre particulele care le compun este în mişcare continuă din cauza agitaţiei termice. Intr-un gaz numărul de particule pe unitatea de volum este în funcţie de presiune şi de temperatură., iar între ele nu se poate defini o relaţie de ordine, poziţia unei particule în raport cu alta fiind arbitrară, modificându-se continuu în timp.

Taoate gazele se pot amesteca în orice proporţie. O fază gazoasă poate avea mai mulţi constituenţi : ex.: aerul (N2, O2, H2O ). Forţele de legătură intermoleculare sunt slabe şi ca urmare, gazeele nu-şi pot păstra forma şi nici volumul.

3.1.2.- Lichide şi solide amorfe

Unele lichide sunt miscibile între ele, ex. apă + alcool (formând o singură fază), altele sunt nemiscibile, ex. apă + ulei (prin separare formează două faze). Forţele interatomice sau intermoleculare sunt mai puternice decât în cazul gazelor dar mai slabe decât cele specifice solidelor. Proprietatea de bază a lichidelor este vâscozitatea care reprezintă rezistenţa la curgere a acestora Vâscozitatea este puternic influenţată de temperatură întrucât este dependentă de forţele de atracţie dintre molecule.

Ca şi la solide, volumul ocupat de un lichid este constant şi în primă aproximaţie, independent de presiune (atomii de pe o anumită direcţie sunt în contact unii cu alţii). Intr-un lichid, diametrul mediu al unui atom este comparabil cu cel al unui atom dintr-un solid, respectiv de 0,25 nm. Spre deosebire de solide, în lichide, din cauza agitaţiei termice, atomii sau grupurile de atomi sunt în mişcare continuă, modificându-şi rapid poziţia

Ordinea apropiată conferă lichidelor şi solidelor amorfe izotropie, proprietăţile fiind aceleaşi în orice direcţie în care sunt măsurate. In sfârşit, dacă baza de măsură este suficient de mare - o sută de distanţe interatomice - densitatea atomilor pe unitatea de lungime este aceeaşi în toate direcţiile. Un lichid este incompresibil deoarece atomii pe o direcţie sunt în contact. Din cauza agitaţiei termice şi mişcării atomilor, o astfel de structură prezintă o slabă rezistenţă la forfecare şi o slabă rezistenţă la curgere. Rezistenţa la forfecare este măsurată prin vâscozitate.

Dacă un lichid pur (metal sau apă) este răcit sub temperatura de topire, el se solidifică. Trecerea de la starea lichidă la cea solidă cristalină se face direct fără o creştere notabilă a vâscozităţii lichidului. Solidificarea se produce prin creşterea germenilor de fază solidă, formaţi fie din lichid (grupări de atomi), fie din impurităţi sau asperităţile recipientului în care se află lichidul. In cursul solidificării, atât cât subzistă două faze, una lichidă şi alta solidă, temperatura rămâne constantă. Căldura evacuată în timpul solidificării se numeşte căldură latentă de solidificare. O astfel de reacţie se numeşte exotermă.

Preview document

Știința materialelor - Pagina 1
Știința materialelor - Pagina 2
Știința materialelor - Pagina 3
Știința materialelor - Pagina 4
Știința materialelor - Pagina 5
Știința materialelor - Pagina 6
Știința materialelor - Pagina 7
Știința materialelor - Pagina 8
Știința materialelor - Pagina 9
Știința materialelor - Pagina 10
Știința materialelor - Pagina 11
Știința materialelor - Pagina 12
Știința materialelor - Pagina 13
Știința materialelor - Pagina 14
Știința materialelor - Pagina 15
Știința materialelor - Pagina 16
Știința materialelor - Pagina 17
Știința materialelor - Pagina 18
Știința materialelor - Pagina 19
Știința materialelor - Pagina 20
Știința materialelor - Pagina 21
Știința materialelor - Pagina 22
Știința materialelor - Pagina 23
Știința materialelor - Pagina 24
Știința materialelor - Pagina 25
Știința materialelor - Pagina 26
Știința materialelor - Pagina 27
Știința materialelor - Pagina 28
Știința materialelor - Pagina 29
Știința materialelor - Pagina 30
Știința materialelor - Pagina 31
Știința materialelor - Pagina 32
Știința materialelor - Pagina 33
Știința materialelor - Pagina 34
Știința materialelor - Pagina 35
Știința materialelor - Pagina 36
Știința materialelor - Pagina 37
Știința materialelor - Pagina 38
Știința materialelor - Pagina 39
Știința materialelor - Pagina 40
Știința materialelor - Pagina 41
Știința materialelor - Pagina 42
Știința materialelor - Pagina 43
Știința materialelor - Pagina 44
Știința materialelor - Pagina 45
Știința materialelor - Pagina 46
Știința materialelor - Pagina 47
Știința materialelor - Pagina 48
Știința materialelor - Pagina 49
Știința materialelor - Pagina 50
Știința materialelor - Pagina 51
Știința materialelor - Pagina 52
Știința materialelor - Pagina 53
Știința materialelor - Pagina 54
Știința materialelor - Pagina 55
Știința materialelor - Pagina 56
Știința materialelor - Pagina 57
Știința materialelor - Pagina 58
Știința materialelor - Pagina 59
Știința materialelor - Pagina 60
Știința materialelor - Pagina 61
Știința materialelor - Pagina 62
Știința materialelor - Pagina 63
Știința materialelor - Pagina 64
Știința materialelor - Pagina 65
Știința materialelor - Pagina 66
Știința materialelor - Pagina 67
Știința materialelor - Pagina 68
Știința materialelor - Pagina 69
Știința materialelor - Pagina 70
Știința materialelor - Pagina 71
Știința materialelor - Pagina 72
Știința materialelor - Pagina 73
Știința materialelor - Pagina 74
Știința materialelor - Pagina 75
Știința materialelor - Pagina 76
Știința materialelor - Pagina 77
Știința materialelor - Pagina 78
Știința materialelor - Pagina 79
Știința materialelor - Pagina 80
Știința materialelor - Pagina 81
Știința materialelor - Pagina 82
Știința materialelor - Pagina 83
Știința materialelor - Pagina 84
Știința materialelor - Pagina 85
Știința materialelor - Pagina 86
Știința materialelor - Pagina 87
Știința materialelor - Pagina 88

Conținut arhivă zip

  • Stiinta Materialelor
    • 10 Uzarea.doc
    • 12 Studiul diagramelor de echilibru binare.DOC
    • 14 Sticla.doc
    • 5 Arhitectura spatiala a cristalelor.doc

Alții au mai descărcat și

Oțeluri

Introducere Otelurile inoxidabile prezinta un nivel al pregatirii mult imbunatatit fata de celelalte oteluri, ca urmare a prezentei a prezentei...

Nanomateriale

1. TERMINOLOGIE. GENERALITĂŢI Nanomaterialul este un material cu proprietăţi particulare datorate structurii sale nanometrice. Proprietăţile...

Tehnologia Materialelor

CAPITOLUL 1 NOTIUNI INTRODUCTIVE 1.1.Tehnologia - definitii Definitia 1. Tehnologie = stiinta care se ocupa cu studiul, elaborarea si...

Materiale Compozite

Materialele compozite sunt materiale cu proprietăţi anizotrope, formate din mai multe componente, a căror organizare şi elaborare permit folosirea...

Proiect știința materialelor

Metalurgia Pb – Zn-lui are ca scop asigurarea necesarului de plumb si zinc sub forma de lingouri, în cantitati si la calitatea corespunzatoare,...

Știința materialelor

INTRODUCERE IN STIINTA MATERIALELOR Definitie, relatia cu alte ramuri ale stiintelor tehnice. Corelatia compozitie – structura – proprietati –...

Tehnologia Materialelor

Generalităţi. Terminologie Tehnologia este ştiinţa care studiază transformările la care este supusă substanţa în procesele tehnologice de lucru şi...

Dispozitive și Materiale Utilizate în Sisteme IT

1. MATERIALE SEMICONDUCTOARE 1.1 Introducere Materialele semiconductoare sunt materiale a caror conductivitate electrica este cuprinsa...

Te-ar putea interesa și

Materiale Compozite

MATERIALE COMPOZITE Materialul compozit este un ansamblu format din două sau mai multe corpuri, cu structură şi proprităţi diferite care, prin...

Știința materialelor

Material - substanta sau amestecuri de substante destinate unui anumit scop practic. Preocuparile stiintifice si tehnologice care stau la baza...

Recenzie Perspectiva economică

Introducere Israel M. Kirzner ( Yisroel Mayer Kirzner ) s-a nascut la 13 februarie 1930 in Londra, Anglia, ca fiu al unui bine cunoscut rabin. A...

Știința materialelor

STRUCTURILE FONTELOR ALBE ŞI CENUŞII 1. Consideraţii generale Grupul aliajelor Fe-C cunoscute sub denumirea de fonte. fonte albe- au conţinuturi...

Chimie - Curs 7

Curs Nr. 7 Materiale compozite 7.1. Introducere Sfârsitul secolului XX este considerat de catre numerosi specialisti ca fiind epoca materialelor...

Proiect știința materialelor

Metalurgia Pb – Zn-lui are ca scop asigurarea necesarului de plumb si zinc sub forma de lingouri, în cantitati si la calitatea corespunzatoare,...

Știința Materialelor

CAP. I INTRODUCERE IN STIINTA MATERIALELOR 1.1 OBIECTUL STIINTEI MATERIALELOR Materialele sunt substanţe care datorită proprietăţilor lor...

Știința și ingineria materialelor

Curs I Introducere in stiinta materialelor Inca de acum 3 milioane de ani, din Paleolitic( grecul, paleos- vechi si lichios- de piatra).De cand...

Ai nevoie de altceva?