ლითონების ფიზიკური თვისებები. ლითონების ფიზიკური თვისებები - ცოდნის ჰიპერმარკეტი IVB ჯგუფის ლითონების ფიზიკური თვისებები

ყველა ლითონი და ლითონის შენადნობებიაქვს გარკვეული თვისებები. Თვისებები ლითონები და შენადნობებიიყოფა ოთხ ჯგუფად: ფიზიკური, ქიმიური, მექანიკური და ტექნოლოგიური.

ფიზიკური თვისებები. ფიზიკურ თვისებებზე ლითონები და შენადნობებიმოიცავს: სიმკვრივეს, დნობის წერტილს, თბოგამტარობას, თერმული გაფართოებას, სპეციფიკურ სითბოს, ელექტროგამტარობას და მაგნიტიზაციას. ზოგიერთი ლითონის ფიზიკური თვისებები მოცემულია ცხრილში:

ლითონების ფიზიკური თვისებები

სახელი

Კონკრეტული

წონა, გ 1 სმ 3

დნობის წერტილი, °C

ხაზოვანი გაფართოების კოეფიციენტი, α 10 -6

სპეციფიკური თბოტევადობა C, კალ/გ- გრადუსი

თბოგამტარობა λ,

კალ/სმ წმ- გრადუსი

ელექტრული წინაღობა 20°-ზე, Ohm mm / მ

ალუმინის

ვოლფრამი

მანგანუმი

მოლიბდენი

სიმჭიდროვე.ნივთიერების რაოდენობას, რომელსაც შეიცავს ერთეული მოცულობა ეწოდება სიმჭიდროვე.ლითონის სიმკვრივე შეიძლება განსხვავდებოდეს მისი წარმოების მეთოდისა და დამუშავების ხასიათის მიხედვით.

ტემპერატურადნობის. ტემპერატურა, რომლის დროსაც ლითონი მთლიანად იცვლება მყარიდან თხევადში, ეწოდება დნობის წერტილი. თითოეულ ლითონს ან შენადნობას აქვს საკუთარი დნობის წერტილი. ლითონების დნობის წერტილის ცოდნა ხელს უწყობს თერმული პროცესების სწორად წარმართვას ლითონების თერმული დამუშავების დროს.

თბოგამტარობა.სხეულების უნარს გადაიტანონ სითბო უფრო გაცხელებული ნაწილაკებიდან ნაკლებად გაცხელებულზე, ეწოდება თბოგამტარობა. . ლითონის თბოგამტარობა განისაზღვრება სითბოს რაოდენობით, რომელიც გადის ლითონის ღეროზე 1 სმ 2 ჯვრის მონაკვეთით. , 1 სმ სიგრძის 1 წამის განმავლობაში. ტემპერატურის სხვაობაზე 1°C.

თერმულიგაფართოება.ლითონის გათბობა გარკვეულ ტემპერატურაზე იწვევს მის გაფართოებას.

ლითონის დრეკადობის ოდენობა გაცხელებისას ადვილია იმის დადგენა, ცნობილია თუ არა ლითონის α წრფივი გაფართოების კოეფიციენტი. ლითონის ß მოცულობითი გაფართოების კოეფიციენტი უდრის 3α.

Კონკრეტულისითბოს სიმძლავრე. ტემპერატურის ასამაღლებლად საჭირო სითბოს რაოდენობა 1 გნივთიერებას 1°C-ზე ეწოდება სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე. ლითონებს აქვთ უფრო დაბალი სითბოს ტევადობა სხვა ნივთიერებებთან შედარებით, ამიტომ ისინი თბება დიდი სითბოს გარეშე.

Ელექტრო გამტარობის.ლითონების ელექტრული დენის გატარების უნარს ეწოდება ელექტრო გამტარობის. ლითონის ელექტრული თვისებების დამახასიათებელი ძირითადი რაოდენობა არის ელექტრული წინაღობა ρ, ანუ წინააღმდეგობა, რომელიც 1 მ სიგრძის ლითონის მავთულს აქვს დენის მიმართ. და ნაწილი 1 მმ 2.იგი განსაზღვრულია ომებში. ელექტრული წინაღობის ორმხრივი ეწოდება ელეკიგამტარობა.

მეტალების უმეტესობა ძალიან გამტარია, როგორიცაა ვერცხლი, სპილენძი და ალუმინი. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ელექტრული გამტარობა მცირდება, ხოლო ტემპერატურის კლებასთან ერთად იზრდება.

მაგნიტური თვისებები.ლითონების მაგნიტური თვისებები ხასიათდება შემდეგი რაოდენობით: რემანენტული ინდუქცია, იძულებითი ძალა და მაგნიტური გამტარიანობა.

ნარჩენი ინდუქცია (INრ) არის მაგნიტური ინდუქცია, რომელიც რჩება ნიმუშში მას შემდეგ, რაც ის მაგნიტირდება და მაგნიტური ველი ამოღებულია. ნარჩენი ინდუქცია იზომება გაუსში.

იძულებითი ძალა (NS)არის მაგნიტური ველის სიძლიერე, რომელიც უნდა იქნას გამოყენებული ნიმუშზე ნარჩენი ინდუქციის ნულამდე შესამცირებლად, ანუ ნიმუშის დემაგნიტიზაცია. იძულებითი ძალა იზომება ერსტედებში.

მაგნიტური გამტარიანობა μ ახასიათებს ლითონის მაგნიტიზების უნარს, რომელიც განისაზღვრება ფორმულით

რკინა, ნიკელი, კობალტი და გადოლინიუმი იზიდავს გარე მაგნიტურ ველს ბევრად უფრო ძლიერ ვიდრე სხვა ლითონები და მუდმივად ინარჩუნებს მაგნიტირების უნარს. ამ ლითონებს უწოდებენ ფერომაგნიტურს (ლათინური სიტყვიდან ferrum - რკინა), მათ მაგნიტურ თვისებებს კი ფერომაგნეტიზმი. როდესაც თბება 768°C ტემპერატურამდე (კურიის ტემპერატურა), ფერომაგნეტიზმი ქრება და ლითონი ხდება არამაგნიტური.

ქიმიური თვისებები.ლითონების ქიმიური თვისებები და ლითონის შენადნობებიდაასახელეთ თვისებები, რომლებიც განსაზღვრავენ მათ კავშირს სხვადასხვა აქტიური მედიის ქიმიურ ეფექტებთან. თითოეულ ლითონს ან ლითონის შენადნობას აქვს გარკვეული უნარი, წინააღმდეგობა გაუწიოს ამ გარემოს ეფექტებს.

გარემოს ქიმიური ზემოქმედება ვლინდება სხვადასხვა ფორმით: რკინა ჟანგდება, ბრინჯაო დაფარულია ოქსიდის მწვანე ფენით, ფოლადი, დამცავი ატმოსფეროს გარეშე გამაგრებულ ღუმელებში გაცხელებისას, იჟანგება, ქერცლებად იქცევა და იხსნება გოგირდმჟავაში და ა.შ. ამიტომ, ლითონებისა და შენადნობების პრაქტიკული გამოყენებისთვის აუცილებელია მათი ქიმიური თვისებების ცოდნა. ეს თვისებები განისაზღვრება საცდელი ნიმუშების წონის ცვლილებით დროის ერთეულზე ზედაპირის ერთეულზე. მაგალითად, ფოლადის წინააღმდეგობა მასშტაბის წარმოქმნისადმი (სითბომედეგობა) განისაზღვრება ნიმუშების წონის გაზრდით 1 საათში 1-ით. დმზედაპირის ფართობი გრამებში (მომატება მიიღება ოქსიდების წარმოქმნის გამო).

Მექანიკური საკუთრება.მექანიკური თვისებები განსაზღვრავს შესრულებას ლითონის შენადნობებიროდესაც ექვემდებარება გარე ძალებს. ეს მოიცავს სიმტკიცეს, სიმტკიცეს, ელასტიურობას, ელასტიურობას, დარტყმის ძალას და ა.შ.

მექანიკური თვისებების დასადგენად ლითონის შენადნობებიმათ უტარდებათ სხვადასხვა ტესტები.

სასამართლო პროცესიმჭიდროდ(შესვენება). ეს არის ტესტის მთავარი მეთოდი, რომელიც გამოიყენება პროპორციული ლიმიტის σ pts-ის, მოსავლიანობის სიძლიერის დასადგენად σ ს, დაჭიმვის სიმტკიცე σ ბ ფარდობითი დრეკადობა σ და ფარდობითი შეკუმშვა ψ.

დაჭიმვის ტესტირებისთვის მზადდება სპეციალური ნიმუშები - ცილინდრული და ბრტყელი. ისინი შეიძლება იყოს სხვადასხვა ზომის, დამოკიდებულია დაჭიმვის ტესტირების აპარატის ტიპზე, რომელიც გამოიყენება ლითონის შესამოწმებლად.

დაძაბულობის ტესტირების მანქანა მუშაობს შემდეგნაირად: საცდელი ნიმუში დამაგრებულია თავის სამაგრებში და თანდათან იჭიმება მზარდი ძალით. რშესვენებამდე.

ტესტის დასაწყისში, მცირე დატვირთვის დროს, ნიმუში დეფორმირებულია ელასტიურად, მისი დრეკადობა პროპორციულია დატვირთვის ზრდისა. ნიმუშის დრეკადობის დამოკიდებულება გამოყენებული დატვირთვაზე ეწოდება პროპორციულობის კანონი.

ყველაზე დიდ დატვირთვას, რომელსაც ნიმუშს შეუძლია გაუძლოს პროპორციულობის კანონიდან გადახვევის გარეშე, ეწოდება ადრეპროპორციულობის კვერნა:

σ pc = Рр/ფო

ფო მმ 2.

დატვირთვის მატებასთან ერთად მრუდი გადახრის გვერდზე, ანუ ირღვევა პროპორციულობის კანონი. აზრამდე რ რნიმუშის დეფორმაცია იყო ელასტიური. დეფორმაციას ეწოდება ელასტიური, თუ იგი მთლიანად ქრება ნიმუშის გადმოტვირთვის შემდეგ. პრაქტიკაში, ფოლადის ელასტიურობის ზღვარი მიიღება პროპორციულობის ლიმიტის ტოლი.

დატვირთვის შემდგომი ზრდით (პუნქტის ზემოთ რ ე)მრუდი იწყებს მნიშვნელოვნად გადახრას. ყველაზე დაბალი დატვირთვა, რომლის დროსაც ნიმუში დეფორმირებულია დატვირთვის შესამჩნევი ზრდის გარეშე, ეწოდება მოსავლიანობის ძალა:

σ ს=Ps/Fo

სად , კგფ;

F o - ნიმუშის საწყისი განივი ფართობი, მმ 2.მოსავლიანობის წერტილის შემდეგ, დატვირთვა იზრდება წერტილამდე რ ე,სადაც მაქსიმუმს აღწევს. მაქსიმალური დატვირთვის გაყოფით ნიმუშის კვეთის ფართობზე, დაჭიმვის სიმტკიცე:

σb=Pb/Fo,

F o - ნიმუშის საწყისი განივი ფართობი, მმ 2.წერტილში რ კნიმუში იშლება. რღვევის შემდეგ ნიმუშის ცვლილებით ფასდება ლითონის პლასტიურობა, რომელიც ხასიათდება δ ფარდობითი დრეკადობით და ψ შევიწროვებით.

ფარდობითი დრეკადობა გაგებულია, როგორც ნიმუშის სიგრძის ნამატის თანაფარდობა გახეთქვის შემდეგ მის საწყის სიგრძესთან, გამოხატული პროცენტულად:

δ= ლ 1 - ლ 0 / ლ 0 · 100%

სად ლ 1 - ნიმუშის სიგრძე რღვევის შემდეგ, მმ;

ლ 0 - საწყისი ნიმუშის სიგრძე, მმ.

ფარდობითი შეკუმშვა არის ნიმუშის კვეთის შემდეგ შემცირების თანაფარდობა მის საწყის კვეთის ფართობთან.

φ= F o- ფ 1 / ფ 0 · 100%,

სად F o - ნიმუშის საწყისი განივი ფართობი, მმ 2;

ფ 1 - ნიმუშის განივი ფართობი გახეთქვის ადგილზე (კისერი), მმ 2.

Creep ტესტი. Creep არის საკუთრება ლითონის შენადნობებინელა და განუწყვეტლივ დეფორმირდება პლასტიკურად მუდმივი დატვირთვისა და მაღალი ტემპერატურის პირობებში. ცოცვის ტესტის მთავარი მიზანია ცოცვის ლიმიტის განსაზღვრა - სტრესის სიდიდე, რომელიც მოქმედებს დიდი ხნის განმავლობაში გარკვეულ ტემპერატურაზე.

ნაწილებისთვის, რომლებიც მუშაობენ ამაღლებულ ტემპერატურაზე დიდი ხნის განმავლობაში, მხედველობაში მიიღება მხოლოდ ცოცვის სიჩქარე სტაბილური პროცესის დროს და დაყენებულია სასაზღვრო პირობები, მაგალითად, 1°/o 1000 საათში. ან 1°/o 10000 საათზე.

სასამართლო პროცესიზემოქმედების სიძლიერისთვის.ლითონების უნარს გაუძლოს დარტყმის დატვირთვას ე.წ ზემოქმედების ძალა. სტრუქტურული ფოლადები ძირითადად ექვემდებარება ზემოქმედების სიძლიერის ტესტირებას, რადგან მათ უნდა ჰქონდეთ არა მხოლოდ მაღალი სტატიკური სიმტკიცე, არამედ მაღალი ზემოქმედების სიმტკიცე.

ტესტირებისთვის აიღეთ სტანდარტული ფორმისა და ზომის ნიმუში. ნიმუში იჭრება შუაზე ისე, რომ ტესტირებისას ამ ადგილას გატყდეს.

ნიმუში შემოწმებულია შემდეგნაირად. ტესტის ნიმუში მოთავსებულია ქანქარის წყობის ამძრავის საყრდენებზე ნაჭერი საწოლისკენ . ქანქარა წონა გ სიმაღლეზე აწეული თ 1 . ამ სიმაღლიდან ვარდნისას ქანქარა ნიმუშს ანადგურებს დანის კიდით, რის შემდეგაც ის ადის სიმაღლეზე. თ 2 .

დახარჯული სამუშაო განისაზღვრება ქანქარის წონისა და მისი აწევის სიმაღლიდან ნიმუშის განადგურებამდე და შემდეგ. ა.

ნიმუშის განადგურების სამუშაოს ცოდნა, ჩვენ ვიანგარიშებთ ზემოქმედების ძალას:

α რომ=A/ფ

სად ა- ნიმუშის განადგურებაზე გატარებული სამუშაო, კგსმ;

ფ - ნიმუშის განივი ფართობი ჭრილობის ადგილზე, სმ 2.

გზაბრინელი. ამ მეთოდის არსი არის , რომ, მექანიკური პრესის გამოყენებით, გამაგრებული ფოლადის ბურთი დაწნეხდება ლითონში გარკვეული დატვირთვით. ხოლო სიხისტე განისაზღვრება მიღებული ანაბეჭდის დიამეტრით.

როკველის მეთოდი. როკველის მეთოდით სიხისტის დასადგენად გამოიყენება ბრილიანტის კონუსი 120° მწვერვალის კუთხით. ან ფოლადის ბურთი დიამეტრით 1,58 მმ.ამ მეთოდით იზომება არა ანაბეჭდის დიამეტრი, არამედ ბრილიანტის კონუსის ან ფოლადის ბურთის ჩაღრმავების სიღრმე. სიხისტე მითითებულია ინდიკატორის ისრით ტესტის დასრულებისთანავე. მაღალი სიხისტის გამაგრებული ნაწილების ტესტირებისას გამოიყენება ბრილიანტის კონუსი და დატვირთვა 150. კგფ.ამ შემთხვევაში, სიხისტე იზომება მასშტაბით თანდა აღვნიშნავთ H.R.C.თუ ტესტირებისას მიიღება ფოლადის ბურთი და 100 კგფ დატვირთვა, მაშინ სიხისტე იზომება სასწორზე. INდა აღვნიშნავთ HRB.ძალიან მძიმე მასალების ან თხელი პროდუქტების ტესტირებისას გამოიყენეთ ბრილიანტის კონუსი და დატვირთვა 60 კგფ.სიხისტე იზომება სასწორზე ადა აღვნიშნავთ HRA.

Rockwell მოწყობილობაზე სიხისტის განსაზღვრის ნაწილები კარგად უნდა იყოს გაწმენდილი და ღრმა ნიშნებისგან თავისუფალი. Rockwell მეთოდი საშუალებას გაძლევთ ზუსტად და სწრაფად შეამოწმოთ ლითონები.

ვიკერსის მეთოდი . ვიკერსის მეთოდით სიხისტის განსაზღვრისას, მასალაში დაჭერილი წვერის სახით გამოიყენება ტეტრაედრული ალმასის პირამიდა 136° ინტერფეისის კუთხით. შედეგად მიღებული ანაბეჭდი იზომება მოწყობილობაში შემავალი მიკროსკოპის გამოყენებით. შემდეგ ცხრილის გამოყენებით იპოვეთ სიხისტის ნომერი ჰ.ვ.სიხისტის გაზომვისას გამოიყენება შემდეგი დატვირთვებიდან ერთ-ერთი: 5, 10, 20, 30, 50, 100 კგფ.მცირე დატვირთვები საშუალებას იძლევა განისაზღვროს თხელი პროდუქტების სიმტკიცე და აზოტიანი და ციანიდირებული ნაწილების ზედაპირული ფენები. ვიკერსის ინსტრუმენტი ჩვეულებრივ გამოიყენება ლაბორატორიებში.

მიკროსიხისტის განსაზღვრის მეთოდი . ეს მეთოდი ზომავს ძალიან თხელი ზედაპირის ფენების და ზოგიერთი სტრუქტურული კომპონენტის სიმტკიცეს. ლითონის შენადნობები.

მიკროსიმტკიცე განისაზღვრება PMT-3 მოწყობილობის გამოყენებით, რომელიც შედგება ალმასის პირამიდის ჩაღრმავების მექანიზმისგან 0,005-0,5 დატვირთვის ქვეშ. კგფდა მეტალოგრაფიული მიკროსკოპი. ტესტის შედეგად განისაზღვრება მიღებული ანაბეჭდის დიაგონალის სიგრძე, რის შემდეგაც ცხრილიდან იპოვება სიხისტის მნიშვნელობა. მიკროსექციები გაპრიალებული ზედაპირით გამოიყენება როგორც ნიმუშები მიკროსიხისტის დასადგენად.

ელასტიური უკუცემის მეთოდი. ელასტიური უკუცემის მეთოდით სიხისტის დასადგენად გამოიყენება Shore მოწყობილობა, რომელიც მუშაობს შემდეგნაირად. საცდელი ნაწილის კარგად გაწმენდილ ზედაპირზე სიმაღლიდან ნბრილიანტის წვერით აღჭურვილი თავდამსხმელი ვარდება. ნაწილის ზედაპირს დარტყმის შემდეგ, დამრტყმელი ადის სიმაღლეზე თ.სიხისტის რიცხვები გამოითვლება თავდამსხმელის მოხსნის სიმაღლის მიხედვით. რაც უფრო რთულია ტესტირებადი ლითონი, მით მეტია თავდამსხმელის მოხსნის სიმაღლე და პირიქით. შორის მოწყობილობა ძირითადად გამოიყენება დიდი ამწეების, შემაერთებელი ღეროების თავების, ცილინდრების და სხვა დიდი ნაწილების სიხისტის შესამოწმებლად, რომელთა სიხისტის გაზომვა ძნელია სხვა მოწყობილობებთან ერთად. Shore-ის მოწყობილობა საშუალებას გაძლევთ შეამოწმოთ მიწის ნაწილები ზედაპირის ხარისხის დარღვევის გარეშე, თუმცა მიღებული ტესტის შედეგები ყოველთვის ზუსტი არ არის.

სიხისტის კონვერტაციის ცხრილი

ანაბეჭდის დიამეტრი (მ

მ) ბრინელის მიხედვით, ბურთის დიამეტრი 10 მმ, დატვირთვა 3000 კგფ

სიხისტის რიცხვი მიხედვით

ბრინელი ნ.ვ

როკველის მასშტაბი

ვიკერსი HV

ნაკაწრის მეთოდი.ეს მეთოდი, აღწერილისგან განსხვავებით, ხასიათდება იმით, რომ ტესტირების დროს ხდება არა მხოლოდ შემოწმებული მასალის ელასტიური და პლასტიკური დეფორმაცია, არამედ მისი განადგურებაც.

ამჟამად, ფოლადის ბლანკებისა და მზა ნაწილების თერმული დამუშავების სიხისტისა და ხარისხის შესამოწმებლად განადგურების გარეშე, გამოიყენება მოწყობილობა - ინდუქციური ხარვეზის დეტექტორი DI-4. ეს მოწყობილობა მუშაობს მორევის დენებზე, რომლებიც აღგზნებულია ალტერნატიული ელექტრომაგნიტური ველით, რომელიც იქმნება კონტროლირებად ნაწილებში სენსორებით და მითითებით.

სიმჭიდროვე.ეს არის ლითონებისა და შენადნობების ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელი. მათი სიმკვრივის მიხედვით ლითონები იყოფა შემდეგ ჯგუფებად:

ფილტვები(სიმკვრივე არაუმეტეს 5 გ/სმ 3) - მაგნიუმი, ალუმინი, ტიტანი და ა.შ.:

მძიმე- (სიმკვრივე 5-დან 10 გ/სმ 3-მდე) - რკინა, ნიკელი, სპილენძი, თუთია, კალა და ა.შ. (ეს არის ყველაზე ვრცელი ჯგუფი);

ძალიან მძიმე(სიმკვრივე 10 გ/სმ3-ზე მეტი) - მოლიბდენი, ვოლფრამი, ოქრო, ტყვია და სხვ.

ცხრილი 2 გვიჩვენებს ლითონების სიმკვრივის მნიშვნელობებს. (ეს და შემდეგი ცხრილები ახასიათებს იმ ლითონების თვისებებს, რომლებიც ქმნიან შენადნობების საფუძველს მხატვრული ჩამოსხმისთვის).

ცხრილი 2. ლითონის სიმკვრივე.

დნობის ტემპერატურა.დნობის წერტილიდან გამომდინარე, ლითონი იყოფა შემდეგ ჯგუფებად:

დნებადი(დნობის წერტილი არ აღემატება 600 o C-ს) - თუთია, კალა, ტყვია, ბისმუტი და სხვ.;

საშუალო დნობის(600 o C-დან 1600 o C-მდე) - მათ შორისაა ლითონების თითქმის ნახევარი, მათ შორის მაგნიუმი, ალუმინი, რკინა, ნიკელი, სპილენძი, ოქრო;

ცეცხლგამძლე(1600 o C-ზე მეტი) - ვოლფრამი, მოლიბდენი, ტიტანი, ქრომი და ა.შ.

მერკური სითხეა.

მხატვრული ჩამოსხმის დამზადებისას, ლითონის ან შენადნობის დნობის წერტილი განსაზღვრავს დნობის ერთეულის და ცეცხლგამძლე ჩამოსხმის მასალის არჩევანს. მეტალში დანამატების შეყვანისას, დნობის წერტილი, როგორც წესი, მცირდება.

ცხრილი 3. ლითონების დნობის და დუღილის წერტილები.

სპეციფიკური სითბო. ეს არის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც საჭიროა ერთეულის მასის ტემპერატურის ერთი გრადუსით ასამაღლებლად. სპეციფიკური სითბოს მოცულობა მცირდება ელემენტის ატომური რიცხვის გაზრდით პერიოდულ სისტემაში. მყარ მდგომარეობაში მყოფი ელემენტის სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრის დამოკიდებულება ატომურ მასაზე აღწერილია დაახლოებით დულონგისა და პეტიტის კანონით:

m a c m = 6.

სად, მ ა- ატომური მასა; სმ- სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრე (J/kg * o C).

ცხრილი 4 გვიჩვენებს ზოგიერთი ლითონის სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრეს.

ცხრილი 4. ლითონების სპეციფიკური თბოტევადობა.

ლითონების შერწყმის ლატენტური სითბო. ეს მახასიათებელი (ცხრილი 5), ლითონების სპეციფიკურ თბოტევადობასთან ერთად, დიდწილად განსაზღვრავს დნობის ერთეულის საჭირო სიმძლავრეს. დაბალი დნობის ლითონის დნობა ზოგჯერ უფრო მეტ თერმულ ენერგიას მოითხოვს, ვიდრე ცეცხლგამძლე ლითონის. მაგალითად, სპილენძის გაცხელება 20-დან 1133 o C-მდე მოითხოვს ერთნახევარჯერ ნაკლებ თერმული ენერგიას, ვიდრე იგივე რაოდენობის ალუმინის გათბობა 20-დან 710 o C-მდე.

ცხრილი 5. ლითონის ლატენტური სითბო

სითბოს ტევადობა. სითბოს სიმძლავრე ახასიათებს თერმული ენერგიის გადაცემას სხეულის ერთი ნაწილიდან მეორეზე, უფრო ზუსტად, სითბოს მოლეკულურ გადაცემას უწყვეტ გარემოში ტემპერატურის გრადიენტის არსებობის გამო. (ცხრილი 6)

ცხრილი 6. ლითონების თბოგამტარობის კოეფიციენტი 20 o C-ზე

მხატვრული ჩამოსხმის ხარისხი მჭიდროდ არის დაკავშირებული ლითონის თბოგამტარობასთან. დნობის პროცესში მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ ლითონის საკმარისად მაღალი ტემპერატურის უზრუნველყოფა, არამედ ტემპერატურის ერთგვაროვანი განაწილების მიღწევა თხევადი აბაზანის მთელ მოცულობაში. რაც უფრო მაღალია თბოგამტარობა, მით უფრო თანაბრად ნაწილდება ტემპერატურა. ელექტრული რკალის დნობის დროს, მიუხედავად მეტალების უმეტესობის მაღალი თბოგამტარობისა, ტემპერატურის სხვაობა აბაზანის ჯვარედინი მონაკვეთზე აღწევს 70-80 o C-ს, ხოლო დაბალი თბოგამტარობის მქონე ლითონისთვის ეს განსხვავება შეიძლება მიაღწიოს 200 o C ან მეტს.

ინდუქციური დნობის დროს იქმნება ხელსაყრელი პირობები ტემპერატურის გათანაბრებისთვის.

თერმული გაფართოების კოეფიციენტი. ეს მნიშვნელობა, რომელიც ახასიათებს 1 მ სიგრძის ნიმუშის ზომების ცვლილებას 1 o C-ით გაცხელებისას, მნიშვნელოვანია მინანქრის სამუშაოებისთვის (ცხრილი 7).

ლითონის ძირისა და მინანქრის თერმული გაფართოების კოეფიციენტები მაქსიმალურად ახლოს უნდა იყოს, რომ მინანქარი არ გაიბზაროს გასროლის შემდეგ. მინანქრების უმეტესობას, რომლებიც წარმოადგენს სილიციუმის ოქსიდების და სხვა ელემენტების მყარ კოეფიციენტს, აქვს თერმული გაფართოების დაბალი კოეფიციენტი. როგორც პრაქტიკამ აჩვენა, მინანქარი ძალიან კარგად ეკვრის რკინასა და ოქროს, ხოლო ნაკლებად მყარად სპილენძსა და ვერცხლს. შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ტიტანი ძალიან შესაფერისი მასალაა მინანქრისთვის.

ცხრილი 7. ლითონების თერმული გაფართოების კოეფიციენტი.

რეფლექსიულობა. ეს არის ლითონის უნარი ასახოს სინათლის ტალღები გარკვეული სიგრძის, რაც ადამიანის თვალით აღიქმება ფერად (ცხრილი 8). ლითონის ფერები ნაჩვენებია ცხრილში 9.

ცხრილი 8. შესაბამისობა ფერსა და ტალღის სიგრძეს შორის.

ცხრილი 9. ლითონის ფერები.

სუფთა ლითონები პრაქტიკულად არ გამოიყენება დეკორატიულ და გამოყენებით ხელოვნებაში. სხვადასხვა პროდუქტების წარმოებისთვის გამოიყენება შენადნობები, რომელთა ფერის მახასიათებლები მნიშვნელოვნად განსხვავდება ძირითადი ლითონის ფერისგან.

დიდი ხნის განმავლობაში, დიდი გამოცდილება დაგროვდა სხვადასხვა ჩამოსხმის შენადნობების გამოყენებაში სამკაულების, საყოფაცხოვრებო ნივთების, ქანდაკებების და მრავალი სხვა სახის მხატვრული ჩამოსხმის დასამზადებლად. თუმცა, კავშირი შენადნობის სტრუქტურასა და მის არეკვლას შორის ჯერ არ არის გამოვლენილი.

მე-8 კლასის ქიმიის კურსიდან თქვენ უკვე გაქვთ წარმოდგენა ქიმიური ბმის ბუნებაზე, რომელიც არსებობს ლითონის კრისტალებში - მეტალის ბმა. შეგახსენებთ, რომ ლითონის კრისტალური გისოსების კვანძებში არის ატომები და ლითონების დადებითი იონები, რომლებიც დაკავშირებულია საერთო გარე ელექტრონების მეშვეობით, რომლებიც ეკუთვნის მთელ ბროლს. ეს ელექტრონები ანაზღაურებენ ელექტროსტატიკური მოგერიების ძალებს დადებით იონებს შორის და ამით აკავშირებენ მათ, რაც უზრუნველყოფს ლითონის გისოსის სტაბილურობას.

მეტალის ბმა განსაზღვრავს ლითონების ყველა უმნიშვნელოვანეს ფიზიკურ თვისებას: პლასტიურობას, ელექტრო და თბოგამტარობას, მეტალის ბზინვარებას და ამ კლასის მარტივი ნივთიერებებისთვის დამახასიათებელ სხვა თვისებებს.

პლასტიურობა არის ნივთიერების თვისება, შეცვალოს ფორმა გარე გავლენის ქვეშ და შეინარჩუნოს მიღებული ფორმა ამ გავლენის შეწყვეტის შემდეგ.

დარტყმის შედეგად გაბრტყელების ან ძალის ზემოქმედების ქვეშ მავთულში შეყვანის უნარი ლითონების ყველაზე მნიშვნელოვანი მექანიკური თვისებაა. ის საფუძვლად უდევს ისეთ პროფესიას, რომელსაც პატივს სცემენ მსოფლიოს უმეტესი ხალხი, როგორც მჭედლის პროფესია. სულაც არ არის, რომ ცეცხლის ღმერთი მჭედლობის მფარველი იყო სხვადასხვა ხალხებში: ბერძნებში - ჰეფესტუსი, რომაელებში - ვულკანი, სლავებს შორის - სვაროგი.

ლითონების პლასტიურობა განპირობებულია კრისტალებში ატომების იონების ზოგიერთი შრის უნარით, ადვილად გადაინაცვლოს (თითქოს სრიალებს) სხვა ფენებთან მიმართებაში მათ შორის კავშირის გაწყვეტის გარეშე (ნახ. 26).

ბრინჯი. 26.
ფენების გადაადგილება ლითონის ბროლის გისოსებში მექანიკური გავლენის ქვეშ

ყველაზე დრეკადი არის ოქრო, ვერცხლი და სპილენძი. მაგალითად, ოქროთი შეიძლება დამზადდეს „ოქროს ფოლგა“ 0,003 მმ სისქით, რომელიც გამოიყენება მოოქროვილი პროდუქტებისთვის (სურ. 27).

ბრინჯი. 27.
ოქროს მაღალი დრეკადობა გამოიყენება სასახლეების ინტერიერის მოოქროვებისთვის

მეტალების უმეტესობის მაღალი ელექტრული გამტარობა განპირობებულია მობილური ელექტრონების არსებობით მათ კრისტალურ ბადეებში, რომლებიც მიმართულებით მოძრაობენ ელექტრული ველის გავლენით (ნახ. 28).

ბრინჯი. 28.
ლითონის ბროლის ბადეებში მობილური ელექტრონები მოძრაობენ ელექტრული ველის გავლენით, რაც ქმნის ელექტრო დენს

გაცხელებისას კრისტალში იონების რხევითი მოძრაობა იზრდება, რაც აფერხებს ელექტრონების მიმართულ მოძრაობას და იწვევს ელექტრული გამტარობის დაქვეითებას. გაციებისას ლითონების ელექტრული გამტარობა იზრდება და აბსოლუტურ ნულთან ახლოს ის გადაიქცევა ზეგამტარობად. ვერცხლს და სპილენძს აქვთ ყველაზე მაღალი ელექტროგამტარობა, მანგანუმი, ტყვია, ვერცხლისწყალი და ვოლფრამი ყველაზე დაბალი.

ისეთი თვისება, როგორიცაა ლითონების თბოგამტარობა, ასევე ასოცირდება თავისუფალი ელექტრონების მაღალ მობილურობასთან: შეჯახებისას იონებს, რომლებიც ვიბრირებენ გისოსებზე, ელექტრონები ცვლიან მათ ენერგიას. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, იონების ვიბრაცია ელექტრონების მეშვეობით გადაეცემა სხვა იონებს და მთელი ლითონის ობიექტის ტემპერატურა სწრაფად უთანაბრდება.

ლითონების გლუვ ზედაპირს ახასიათებს მეტალის ბზინვარება - სინათლის სხივების არეკვლის შედეგი. ფხვნილის დროს, მეტალების უმეტესობა კარგავს ბზინვარებას, ხდება შავი ან ნაცრისფერი, და მხოლოდ ალუმინი და მაგნიუმი ინარჩუნებს ბზინვარებას ფხვნილის დროს. სარკეები დამზადებულია ალუმინისგან, ვერცხლისგან და პალადიუმისგან, რომლებსაც აქვთ ყველაზე მაღალი არეკვლა, მათ შორის, რომლებიც გამოიყენება პროჟექტორებში.

მეტალების უმეტესობას ახასიათებს თეთრი ან ნაცრისფერი ფერი. ოქრო და სპილენძი შეფერილია, შესაბამისად, ყვითელი და ყვითელი-წითელი.

ლითონების სხვა ფიზიკური თვისებებიდან ყველაზე დიდი პრაქტიკული ინტერესია სიხისტე, სიმკვრივე და დნობის წერტილი.

ყველა ლითონი (ვერცხლისწყლის გარდა) ნორმალურ პირობებში ხასიათდება აგრეგაციის მყარი მდგომარეობით. თუმცა, მათი სიმტკიცე განსხვავებულია. ყველაზე მძიმეა D.I. მენდელეევის პერიოდული ცხრილის VI ჯგუფის (VIB ჯგუფი) მეორადი ქვეჯგუფის ლითონები. ამრიგად, ქრომი სიხისტესთან ახლოს არის ალმასთან. ყველაზე რბილია D.I. მენდელეევის პერიოდული ცხრილის I ჯგუფის (IA ჯგუფი) მთავარი ქვეჯგუფის ლითონები - ტუტე ლითონები. მაგალითად, ნატრიუმი და კალიუმი ადვილად იჭრება დანით.

მათი სიმკვრივის მიხედვით ლითონები იყოფა მსუბუქად (სიმკვრივე 5 გ/სმ3-ზე ნაკლები) და მძიმე (სიმკვრივე 5 გ/სმ3-ზე მეტი). მსუბუქ ლითონებს მიეკუთვნება ტუტე, ტუტე მიწის ლითონები და ალუმინი. გარდამავალი ლითონები მოიცავს სკანდიუმს, იტრიუმს და ტიტანს. ეს ლითონები, მათი სიმსუბუქისა და ცეცხლგამძლეობის გამო, სულ უფრო ხშირად გამოიყენება ტექნოლოგიის სხვადასხვა დარგში.

ყველაზე მსუბუქი მეტალი არის ლითიუმი (p = 0,53 გ/სმ3). ყველაზე მძიმეა ოსმიუმი (p = 22,6 გ/სმ3).

მსუბუქი ლითონები, როგორც წესი, დაბალი დნობისაა, გალიუმი შეიძლება ხელის გულზე დნება, მძიმე ლითონები კი ცეცხლგამძლეა. ვოლფრამი აქვს ყველაზე მაღალი დნობის წერტილი, რომელიც არის 3380 °C. ვოლფრამის ეს თვისება გამოიყენება ინკანდესენტური ნათურების დასამზადებლად (სურ. 29, 1). გარდა ამისა, ნათურის დიზაინში შედის კიდევ შვიდი ლითონი.

ბრინჯი. 29.
ნათურები, რომელთა წარმოებაში გამოიყენება სხვადასხვა ლითონები: 1 - ინკანდესენტური ნათურა; 2 - ჰალოგენური ნათურა; 3 - ფლუორესცენტური ნათურა; 4 - LED ნათურა

რუსეთის ფედერაციაში, როგორც ადრე ევროკავშირსა და შეერთებულ შტატებში, სახელმწიფო დონეზე მიიღეს გადაწყვეტილება, რომ შეიცვალოს ჩვეულებრივი ინკანდესენტური ნათურები უფრო ეკონომიური და გამძლე თანამედროვე ნათურებით, როგორიცაა ჰალოგენი, ფლუორესცენტი და LED. ჰალოგენური ნათურა (ნახ. 29, 2) არის იგივე ინკანდესენტური ნათურა ვოლფრამის ძაფით, ივსება ინერტული აირებით ჰალოგენის ორთქლის დამატებით (ბრომი ან იოდი). ფლუორესცენტური (ნახ. 29, 3) არის თქვენთვის ნაცნობი ფლუორესცენტური ნათურები, მაგრამ აქვთ ერთი მნიშვნელოვანი ნაკლი - ისინი შეიცავს ვერცხლისწყალს და, შესაბამისად, მოითხოვს სპეციალურ შეგროვების პუნქტებში განადგურების სპეციალურ წესებს. LED ნათურები (ნახ. 29, 4) არის ყველაზე ეკონომიური და ყველაზე გამძლე (სამუშაო ვადა 100 ათას საათამდე), მაგრამ ჯერჯერობით ასევე ყველაზე ძვირადღირებული ნათურები.

ბრინჯი. ოცდაათი.
ლითონები პირობითად იყოფა ორ ჯგუფად: შავი (ა - თუჯის; ბ - ფოლადი); ფერადი (c - სპილენძი; d - ალუმინი)

ტექნოლოგიაში, როგორც უკვე იცით, ლითონები იყოფა ფერად (რკინა და მისი შენადნობები) და ფერადი (ყველა დანარჩენი, მათ უფრო დეტალურად განვიხილავთ შემდეგ აბზაცში) (ნახ. 30). ოქრო, ვერცხლი, პლატინა და ზოგიერთი სხვა ლითონი კლასიფიცირდება როგორც ძვირფასი ლითონები (სურ. 31).

ბრინჯი. 31.
ძვირფასი ლითონები: ოქრო (1, 2); პლატინა (3); ვერცხლი (4, 5);

ახალი სიტყვები და ცნებები

  1. პლასტიკური.
  2. ელექტროგამტარობა და თბოგამტარობა.
  3. მეტალის ბზინვარება.
  4. ლითონების სიმტკიცე.
  5. ლითონების სიმკვრივე.
  6. მსუბუქი და მძიმე ლითონები.
  7. შავი და ფერადი ლითონები.
  8. Ძვირფასი მეტალები.

ამოცანები დამოუკიდებელი მუშაობისთვის

  1. დაასახელეთ ყველაზე დნებადი ლითონი.
  2. ლითონების რა ფიზიკური თვისებები გამოიყენება ტექნოლოგიაში.
  3. ფოტოელექტრული ეფექტი, ანუ ლითონების თვისება, გამოასხივონ ელექტრონები სინათლის სხივების გავლენით, დამახასიათებელია ტუტე ლითონებისთვის, მაგალითად ცეზიუმისთვის. რატომ? სად გამოიყენება ეს ქონება?
  4. ვოლფრამის რა ფიზიკური თვისებები უდევს საფუძვლად მის გამოყენებას ინკანდესენტურ ნათურებში?
  5. ლითონების რა თვისებებს უდევს საფუძვლად ფიგურული ლიტერატურული გამოთქმები: „ვერცხლის ყინვა“, „ოქროს გარიჟრაჟი“, „ტყვიის ღრუბლები“?
მიზანი: გამოავლინოს ლითონების განსაკუთრებული ფიზიკური თვისებების მიზეზი.
Დავალებები:
1. განვიხილოთ ლითონების ფიზიკური თვისებები;
2. ლითონების ფიზიკური თვისებების გარჩევის უნარის გამომუშავება; თვისებების განსაზღვრა;
3. ხელი შეუწყოს კოლექტივიზმს, ყურადღებას, სიზუსტეს.
აღჭურვილობა: PSHE, ვიზუალური მასალა "ლითონები"
გაკვეთილის ტიპი: ახალი მასალის შესწავლა
მეთოდები: ვერბალური, ვიზუალური
მუშაობის ფორმები: ინდივიდუალური, კოლექტიური
გაკვეთილების დროს
ორგანიზების დრო
მისალმება, კლასის მზაობის შემოწმება გაკვეთილზე, ფსიქოლოგიური განწყობა.
საშინაო დავალების გამოკითხვა
ფრონტალური გამოკვლევა
1. რას ნიშნავს სიტყვა "ლითონი"?
2. რამდენი ლითონია სულ PSHE-ში? სად მდებარეობს ისინი?
3. რამდენი ელექტრონია გარე ელექტრონულ შრეში ძირითადი და მცირე ქვეჯგუფების ელემენტების ატომებში? რატომ?
4. როგორ უკავშირდება ერთმანეთს ლითონის ატომები?
2. ქიმიური კარნახი
BaCO3, CaO, LiOH, HNO3, SO3, CrO, Fe2O3, NaCl, Al(OH)3, HCl, CaCO3, KNO3
ახალი მასალის პრეზენტაცია
დიდმა რუსმა მეცნიერმა მ.ვ. ლომონოსოვმა ლითონების შესახებ თქვა: ”ლითონი არის მყარი, გაუმჭვირვალე და მსუბუქი სხეული, რომელიც შეიძლება დნება ცეცხლზე და ცივი გაყალბება”.
1. მეტალის სიკაშკაშე არის ლითონების ოპტიკური თვისება, რომელიც განისაზღვრება გარე ელექტრონების რაოდენობით. ეს ქონება ყოველთვის აფასებდა ხალხს და ხელს უწყობდა კიდეც ნათელი მხატვრული გამოსახულების შექმნას. ეს თვისება შეინიშნება მხოლოდ კრისტალებში, ფხვნილის სახით ლითონებს არ აქვთ ბზინვარება. ყველა ლითონი მბზინავი, გაუმჭვირვალე და ჩვეულებრივ ნაცრისფერია, რადგან მათი კრისტალების ირგვლივ სივრცე სავსეა ელექტრონული გაზით. როდესაც ელექტრონები შთანთქავენ სინათლეს, ისინი იწყებენ რხევას და ასხივებენ რადიაციის ტალღებს, რომლებიც აღმოჩენილია ადამიანის თვალით. ლითონები ასევე გაუმჭვირვალეა რადიოტალღებისთვის: ისინი ირეკლავენ მათ. სწორედ ამაზეა დაფუძნებული რადარი - ლითონის ობიექტების აღმოჩენა.
2. ელექტრო და თბოგამტარობა. ელექტრული გამტარობა განისაზღვრება თავისუფლად მოძრავი ელექტრონების არსებობით. ვერცხლს და სპილენძს აქვთ ყველაზე მაღალი ელექტროგამტარობა, რასაც მოჰყვება ოქრო, ალუმინი და რკინა. ყველაზე ნაკლები მერკური აქვს.
თბოგამტარობა დაკავშირებულია ელექტრონების მობილურობასთან და კრისტალში ნაწილაკების ვიბრაციულ მოძრაობასთან. ამ ფენომენების წყალობით, ლითონის ნაჭერში ტემპერატურა სწრაფად ტოლდება. ვერცხლის კოვზი თბება 500-ჯერ უფრო სწრაფად, ვიდრე მინის ჭიქა.
3. მოქნილობა და დრეკადობა. ზემოქმედებისას ლითონები არ იშლება პატარა ნაჭრებად, არამედ ბრტყელდება და ფორმას იცვლის, ე.ი. ემორჩილება გაყალბებას. ეს ხდება იმის გამო, რომ ლითონის კრისტალში ატომებისა და იონების ცალკეულ ფენებს შეუძლიათ ერთმანეთთან შედარებით გადაადგილება ლითონის ბმის გარღვევის გარეშე. ელექტრონები მოძრაობენ ლითონის მთელ ნაჭერზე და აკავშირებენ გადაადგილებულ ფენებს.
ლითონების პლასტიურობა მცირდება სერიებში: Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe.
ოქრო ყველაზე დრეკადი ლითონია: 1 გ ოქროსგან შეიძლება 2 კმ-მდე მავთულის ამოღება, ხოლო ასანთის თავის ზომის ნიმუშიდან 50 მ2 ფართობის ფურცლის გახვევა.
4. ლითონების სიმკვრივე განსხვავებულია. რ< 5 г/см3 – легкие (Li, Mn, Al, Ti), ρ >5 გ/სმ3 – მძიმე (Os, Cr, Zn, Sn, Mn, Fe, Pb, Au, Pt). ყველაზე მსუბუქი არის ლითიუმი (ρ = 0,54 გ/სმ3), ყველაზე მძიმე არის ოსმიუმი (ρ = 22,6 გ/სმ3)
5. სიხისტე. ლითონები მყარი და რბილია. ტუტე ლითონების დაჭრა შესაძლებელია დანით, ხოლო საჭრელი და საბურღი ხელსაწყოები მზადდება ვოლფრამის, ტანტალისა და ქრომისგან. სამი მყარი - ქრომი.
6. დნობის წერტილი. ლითონებს, რომლებიც დნება 10000C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე, ეწოდება ცეცხლგამძლე (ვოლფრამი - 33900C), ხოლო ქვემოთ არის დნობა (ვერცხლისწყალი = -390C), ტუტე ლითონის ცეზიუმი იწყებს დნობას ადამიანის ხელში (t = 290C).
განაცხადი.
ლითონი არის სიზუსტე.
ლითონი არის ძალა
სიჩქარე, სიმაღლე,
ბრწყინვალება და სილამაზე.
მეტალი მაშინვე არ შემოვიდა სახლში,
მე მაშინვე არ გამომიყენებია კოვზი ან ჩანგალი.
ის მაშინვე არ გახდა ჭიქა
და ქარხნული სათამაშო.
ლითონის გზა გრძელი იყო:
გეოლოგი პირველი მოვიდა.
მან იპოვა მთა, რომელშიც მადანი იყო.
და მაღაროელები მოვიდნენ იქ.
და მძღოლი უბერავს საყვირს -
მადანი ღუმელებში დროულად იქნება მიტანილი.
და ლითონის ნაკადი
მიედინება ცეცხლოვანი ღუმელებიდან.
სამუშაო ჯერ არ დასრულებულა:
მოვა მჭედელიც და მჭედელიც,
მექანიკოსი და შტამპერი
შემდუღებელი, საღარავი მანქანის ოპერატორი.
და ყველა დადებს შრომას მეტალში,
ისე, რომ მეტალმა დაიწყო მუშაობა.
ის გვაწვდის შუქს სადენებში,
მეტალი - ციგურები, ველოსიპედი,
მეტრო, ტრამვაი, მაღვიძარა,
უთო და მაცივარი. ე.ეფიმოვსკი.
სად გამოიყენება ლითონები? რა პროფესიით მუშაობენ ადამიანები მეტალებთან?
მაგ. 1-10 (ზეპირი), გვ.140
სამუშაო წიგნში მუშაობა მაგ. 186, 187, 188, გვ.58-59
დ/ზ. §29, გვ.137-139

 

შეიძლება სასარგებლო იყოს წაკითხვა: